CHAPITRE 1 : Une première description de l'Univers

Objectifs :

- Découvrir la structure de la matière dans l'Univers.

- Définir et calculer la valeur d'une année de lumière.

- Expliquer pourquoi "voir loin c''est voir dans le passé".

- Utiliser l'ordre de grandeur et la notation scientifique.

I. Description de l'Univers

1. L'infiniment petit

L’Homme, comme tout être vivant, est constitué de cellules. Elles-mêmes renferment des molécules, comme celle de l’ADN. Toute molécule est constituée d’atomes. Dans les constituants du noyau de l’atome, on trouve les quarks, qui sont les plus petites particules connues actuellement.

2. L'infiniment grand

L’Homme habite sur Terre, une planète d’un système solaire comme beaucoup d’autres, au milieu d’une galaxie comme il en existe des milliards, situées dans un Univers infini à notre échelle.

3. Structure lacunaire de l'Univers

Le remplissage de l’espace par la matière est discontinu et lacunaire, tant au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique : l’espace est essentiellement occupé par du vide..

II. Longueur dans l'Univers

1. Unité de longueur

Le résultat d’une mesure est toujours composé d’une valeur numérique et d’une unité. Le mètre, de symbole m, est l’unité de longueur dans le système international.

2. Chiffres significatifs

Lorsqu’on mesure une grandeur physique, il est impossible d’obtenir sa valeur exacte. La mesure ne permet d’obtenir qu’un encadrement de cette valeur, avec une certaine incertitude.
Le nombre de chiffres significatifs d’une valeur traduit la précision de sa mesure.Les chiffres significatifs d’un nombre sont les chiffres écrits en partant de la gauche, à partir du premier chiffre différent de 0.Une grandeur physique calculée ne doit jamais avoir plus de chiffres significatifs que la donnée qui en comporte le moins.

3. Utilisation des puissances de 10

En notation scientifique, tout nombre s’écrit comme le produit d’un nombre compris entre 1 et 10 (10 exclu) et d’une puissance de 10 : a x 10n avec 1 ≤ a < 10 et n un entier. L’ordre de grandeur donne une valeur approchée de la taille d’un objet. Travailler avec des ordres de grandeurs permet de comparer des objets sans plus de précision. La définition mathématique de l’ordre de grandeur d’un nombre est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre.

III. L'année de lumière

1. Une unité de longueur adaptée à l'échelle cosmique

La vitesse de la lumière dans le vide, et dans l’air, est c = 3,00x108 m.s-1. L’année de lumière (al) est la distance parcourue par la lumière en une année.

2. Voir loin c'est voir dans le passé

La lumière émise par une étoile met en général beaucoup de temps pour nous parvenir.A son arrivée sur Terre, elle porte en elle une information qui date de l’époque où la lumière a été émise. Plus on regarde loin, plus on voit des objets tels qu’ils étaient dans un passé reculé.

Un petit quiz pour appliquer le cours

 

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