De l'infiniment grand à l'infiniment petit...

Voici présenté ici un voyage dans l'Univers de la plus grande à la plus petite distance.
Cette notion de distance commence à 14 milliards d'années lumière (taille de l'Univers) et finit à 10 atomes mètre (taille du quark).
L'univers visible a un rayon de 14 milliards d'années lumière simplement parce qu'il est âgé d'environ 14 milliards d'années.
La véritable taille de l'univers doit être plus importante que celle de l'univers visible, mais nous n'irons pas plus loin.
Expérimentalement, la taille d'un fermion élémentaire n'a jamais pu être mesurée, un quark est un fermion élémentaire.
Un quark est théoriquement une particule ponctuelle, elle ne doit donc pas avoir de taille...

10²⁶ mètres

A 14 milliards d'années lumière de distance, chaque petit point est un superamas de galaxies.
Il y a environ 10 millions de superamas de galaxies dans l'Univers visible.

Cette distance est égale à 100 yottamètres.

10²⁵ mètres

1 milliard d'années lumière est une distance à laquelle on peut apercevoir une structure de super amas de galaxies.

Cette distance est égale à 10 yottamètres.

Si l'on peut supposer que l'univers à très très grande échelle est homogène, sa trame devient apparente sur des échelles au delà de 300 millions d'années-lumière. Le premier niveau de structuration se présente sous une forme qui ne se laisse pas aisément décrire. Les astronomes parlent ainsi de murs, de filaments, de feuillets ou de crêpes,... pour désigner la morphologie des concentrations de galaxies, et de structure en mousse, en éponge, en toile d'araignée pour évoquer la trame même de l'univers.

10²⁴ mètres

100 millions d'années lumière, c’est la distance à laquelle on aperçoit les amas galactiques.

Cette distance est égale à 1 yottamètre.

Là où se rencontrent plusieurs filaments ou plusieurs feuillets, la concentration des galaxies est plus élevée, et fait apparaitre des structures plus aisément identifiables, et qui semblent comme alignées en chaines. Ce sont elles qui prennent le nom de superamas.
Les superamas renferment couramment plusieurs milliers de galaxies.

Pegasus-Pisces A, Horologium-Reticulum, Hydra-Centaurus (Grand Attracteur), Concentration de Shapley,...

10²³ mètres

A 10 millions d'années lumière de distance, une galaxie est vue comme un point.

Cette distance est égale à 100 zettamètres.

L'image actuelle des galaxies est en effet très éloignée de celle qui dans le passé en faisait des univers-îles. des archipels d'étoiles.
Les galaxies ne sont pas des objets autonomes mais connaissent des interactions permanentes avec les autres galaxies des amas auxquels elles appartiennent.
Les collisions ne sont pas rares, et les interactions de marées sont pratiquement la règle commune. Il s'ensuit que les galaxies évoluent, changent de forme et de caractéristiques au cours de leur existence.

10²² mètres

A 1 million d'années lumière de distance   on commence à voir le disque d'une galaxie.

Cette distance est égale à 10 zettamètres.

Il existe tellement de galaxies dans l'univers observable, qu'elles s'inscrivent dans une large fourchette de masses et de dimensions, et prennent une grande variété de formes.
L'astronome Edwin Hubble a cependant pu identifier un nombre limité de morphologies de base.
En résumé, on a identifié trois types principaux : les galaxies elliptiques, de forme sphéroïdales et plus ou moins aplaties, et les galaxies spirales, qui possèdent un sphéroïde central, prolongé par un disque, dans lequel se développent des bras spiraux, et les galaxies irrégulières.

10²¹ mètres

A 100 mille années lumière de distance  on voit la structure des galaxies, les bras, le disque central,...

Cette distance est égale à 1 zettamètre.

Le gaz intergalactique est rassemblé dans le disque galactique, à l'intérieur duquel se rencontrent les étoiles.
Le disque stellaire de la Voie lactée, par exemple, mesure au plus 70 000 années-lumière de diamètre, mais de l'hydrogène est observable dans un périmètre de 100 000 années-lumière de diamètre.
On trouve d'autre part la matière interstellaire regroupée plus densément sous forme de molécules et de poussières dans des nuages immenses, les nuages moléculaires géants.

10²⁰ mètres

A 10 mille années lumière de distance  on commence à apercevoir les étoiles d'une galaxie.

Cette distance est égale à 100 examètres.

10¹⁹ mètres

A Mille années lumière de distance on peut voir les tâches blanchâtres représentant le grand nombre d'étoiles de la galaxie.

Cette distance est égale à 10 examètres.

Deux fois sur trois, les étoiles appartiennent à un couple, où les deux composantes gravitent autour de leur centre de gravité commun.
A l'image de notre Soleil, les étoiles sont des masses de plasma (gaz porté à très haute température), de forme généralement sphérique ou ellipsoïdale, en rotation sur elles-mêmes, extrêmement lumineuses, et dont l'énergie est rayonnée pour l'essentiel dans la partie visible du spectre électromagnétique.

10¹⁸ mètres

A 100 années lumière de distance  on voit la répartition des étoiles d'une galaxie.

Cette distance est égale à 1 examètre.

Les étoiles sont très irrégulièrement réparties dans le ciel. Elles se regroupent d'abord en galaxies, et la trace blanchâtre sous laquelle nous apparait la galaxie est la manifestation de pareils regroupements.
Mais la grégarité des étoiles se manifeste aussi à des échelles plus petites, à l'intérieur même des galaxies.
Par exemple, les Pléiades, les Hyades (constellation du Taureau), Praesepe (dans le Cancer) et l'amas de la Chevelure de Bérénice.

10¹⁷ mètres

A 10 années lumière de distance  on voit  chaque point représentant les étoiles de la galaxie.

Cette distance est égale à 100 petamètres.

Les étoiles naissent par bouquets à partir de la fragmentation et de la contraction de portions de nuages interstellaires froids.
En quelques centaines de milliers d'années, ces condensations gazeuses riches en molécules et aussi en poussières forment des cocons relativement compacts au cœur desquels la matière s'accumule sous l'effet de la gravitation pour y engendrer une protoétoile qui va briller de plus en plus en consommant son carburant.

10¹⁶ mètres

A 1 année lumière de distance  de notre galaxie le Soleil apparait aux observateurs extérieurs à notre galaxie.

Cette distance est égale à 10 petamètres.

Dans l'immensité de l'univers, le Soleil n'est qu'une simple étoile parmi dès millions d'autres. Et, pour la Terre, au contraire, il est le centre autour duquel elle gravite et son foyer vital.
La plupart des étoiles vivent en couple avec une autre étoile, parfois davantage. De ce point de vue le Soleil appartient donc à une minorité.
Sa masse est relativement importante, et la grande majorité des étoiles ont des masses et des dimensions bien plus modestes.

10¹⁵ mètres

A 1 000 milliards de kilomètres de distance de notre galaxie le Soleil apparait un peu plus gros aux observateurs extérieurs à notre galaxie.

Cette distance est égale à 1 petamètre.

A l'image de notre Soleil, les étoiles sont des masses de plasma (gaz porté à très haute température), de forme généralement sphérique ou ellipsoïdale, en rotation sur elles-mêmes, extrêmement lumineuses, et dont l'énergie est rayonnée pour l'essentiel dans la partie visible du spectre électromagnétique.

10¹⁴ mètres

100 milliards de kilomètres, c’est la distance  qui comprend entièrement les orbites des planètes de notre système solaire.

Cette distance est égale à 100 teramètres.

Avant Kepler, on croyait encore que les orbites des planètes étaient circulaires.
Elles sont en réalité elliptiques, de même que celles de leurs satellites, qui en première approximation obéissent, comme elles, aux lois de Kepler.

10¹³ mètres

10 milliards de kilomètres, c’est la distance  qui comprend presque entièrement les orbites des planètes de notre système solaire.

Cette distance est égale à 10 teramètres.

Pluton et Charon forment un couple de planètes naines situées aux confins du Système solaire à 5,9 milliards de kilomètres. Le couple accomplit son long circuit autour du Soleil en 250 ans.
Mais son orbite, très allongée, le conduit pendant une brève période, comme cela a été récemment le cas, à une distance inférieure à celle de Neptune

10¹² mètres

1 milliards de kilomètres, c’est la distance qui comprend entièrement l'orbite des astéroïdes de notre système solaire, c’est celle située entre Mars et Jupiter.

Cette distance est égale à 1 teramètre.

Les astéroïdes sont de corps rocheux de dimensions inférieures à mille kilomètres) dépourvus d'atmosphère, que l'on rencontre principalement dans les régions internes du Système solaire, et plus spécialement entre les orbites de Mars et de Jupiter.

10¹¹ mètres

100 millions de kilomètres, c’est la distance qui comprend presque entièrement l'orbite de Vénus. La deuxième planète la plus proche du centre du système solaire.

Cette distance est égale à 100 gigamètres.

Vénus gravite autour du Soleil à une distance de 108,2 millions de kilomètres.

10¹⁰ mètres

10 millions de kilomètres, c’est la distance qui comprend 10 fois l'orbite de notre Lune autour de la terre.

Cette distance est égale à 10 gigamètres.

10 millions de kilomètres, c’est l'équivalent de 10 aller retour Terre Lune.

10⁹ mètres

1 million de kilomètres, c’est la distance qui comprend entièrement l'orbite de notre Lune.

Cette distance est égale à 1 gigamètre.

10⁸ mètres

100 mille kilomètres, c’est la distance à laquelle on commence à deviner notre Terre.

Cette distance est égale à 100 megamètres.

100 mille kilomètres, c’est l'équivalent de 10 fois le diamètre de la Terre.

10⁷ mètres

10 mille kilomètres, c’est la distance  qui comprend entièrement un hémisphère de notre Terre.

Cette distance est égale à 10 megamètres.

10⁶ mètres

Mille kilomètres, c’est la distance qui comprend entièrement la surface de la France.

Cette distance est égale à 1 megamètre.

De forme presque hexagonale et de dimension moyenne, la France occupe, entre l’Atlantique et la Méditerranée, un isthme étroit, à l’extrémité occidentale du continent. Elle s’étend, du nord au sud, sur une longueur de 973 km, et atteint une largeur maximale, d’est en ouest, d’environ 950 km.
 

10⁵ mètres

100 kilomètres, c’est la distance qui comprend une grande partie d'un département français.

La France métropolitaine est composée de 22 Régions, qui sont subdivisées en 96 départements et 3 808 cantons. Ces Régions sont : l’Alsace, l’Aquitaine, l’Auvergne, la Basse-Normandie, la Bourgogne, la Bretagne, la Région Centre, la Région Champagne-Ardenne, la Corse, la Franche-Comté, la Haute-Normandie, l’Île-de-France, le Languedoc-Roussillon, le Limousin, la Lorraine, la Région Midi-Pyrénées, le Nord-Pas-de-Calais, les Pays de la Loire, la Picardie, la Région Poitou-Charentes, la Région Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA) et la Région Rhône-Alpes.

10⁴ mètres

10 kilomètres, c’est la distance à laquelle on peut voir une ville comme Toulouse.

Toulouse, ville du sud de la France, chef-lieu du département de la Haute-Garonne et de la région Midi-Pyrénées, située sur la Garonne et le canal du Midi. La commune de Toulouse est la quatrième ville de France.
L'agglomération toulousaine, la sixième de France, concentre le quart de la population de la région Midi-Pyrénées, dont elle polarise l'essentiel de la croissance démographique et économique.

10³ mètres

1 kilomètre, c’est la distance à laquelle on peut voir un village comme Auzielle en Haute Garonne.

10² mètres

100 mètres, c’est la distance à laquelle on peut voir un quartier d'un village.

10¹ mètres

10 mètres, c’est la distance à laquelle on peut deviner les feuilles des arbres.

Les arbres sont des plantes vivaces, ligneuses, dont la tige principale, ou tronc, atteint au moins 6 m. Les sequoias d’Amérique du Nord et les eucalyptus d’Australie peuvent dépasser 110 m, avec des troncs dont la circonférence atteint 26 m.
En Europe, les plus grands arbres sont les épicéas, culminant à 60 m.
 

10⁰ mètre

1 mètre, c’est la distance à laquelle on peut voir les branches des arbres.

La branche ou le rameau supporte les feuilles d'un arbre ou d'un arbuste.
Les feuilles, organes spécialisés dans la photosynthèse, existent chez presque tous les végétaux.

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Astronomie - 15 octobre 2007