Bonjour à vous tous, rois des sciences !

Ça fait quelques temps que j'observe passivement cette partie du site, et je trouve qu'il y fait vraiment bon vivre, avec beaucoup plus de respect et de sympathie que de l'autre côté de la barrière. M'enfin je ne suis pas venu pour troller, je vais passer directement à mes interrogations.


Mes intrigues de petit bonhomme se posant plein de questions lorsqu'il lève la tête se résument en ce moment à quelques questions concernant les mesures astronomiques.

Si mes souvenirs sont bons, c'est Eratosthène (en espérant que je n'écorche pas son nom) qui a fait les premières mesures astronomique (à une vache près hein...), bien avant la naissance d'un petit bonhomme bien connu nommé Jesus (non, pas le fils de la concierge ><). Grâce au soleil et en avançant le fait qu'il était si éloigné de la Terre, que les rayons étaient tous parallèle à la Terre et bien d'autres choses.

Bref, avec les chameaux, les caravanes, Alexandrie et Syène, il a trouvé le rayon de la Terre. Bravo ceci dit.


Mais aujourd'hui, j'entends souvent parler d'année lumières qui valent environ 9,5 milliards de kilomètres (un peu moins je crois).

Qui a trouvé ça et comment, et surtout avec quelle technique ?

Certes, si je prend une allumette, que je la coup en 4 et que je multiplie la taille d'un bout d'allumette par 4, j'obtiens la taille totale de l'allumette, mais au début, j'ai l'allumette entière et je peux parcourir sa distance. Si je ne connais pas la taille total de l’allumette, j'ai beau multiplié par n'importe quoi, ça ne changera rien je n’aurai jamais la taille complète.

Comment a-t-on fait pour savoir qu'une année lumière c'est un peu plus de 9 milliards de kilomètres ? Et surtout, comment calculer l'écart entre deux planète (cf la sublime news sur les exoplanètes) vu qu'on ne peut parcourir cette distance ?


Enfin bref, ces mesures sont-elles vraiment exact ? Est-on sûr qu'il n'y a pas de facteur qui changerai ces calculs (dans l'espace j'entends) ? Si nous avons les moyens de mesurer une distance existante, ça veut dire que nous avons parcouru ladite distance non ? Donc pourquoi on ne peut pas le faire à grande échelle ?




Enfin, vous voyez bien que je suis traumatisé par tout ceci, l'infiniment grand est une grande question, que j'aime mais hélas à laquelle je n'ai pas de réponse, j'en fais donc appel aux grands cerveaux que peuplent ce site.

Mon ordre mental est désormais entre vos mains.



Très chaleureusement,



Monsieur LeChat

Bonsoir,

quelques précisions rapides que j'espère utiles néanmoins pour t'éclairer.

Tou d'abord, une année lumière, c'est une simple définition.
Pour obtenir le chiffre que tu indiques, il suffit de multiplier la vitesse de la lumière (fixée aujourd'hui à 299792,458 km/s pour être précis ) par la valeur d'une année en seconde ( soit 3600*24*365,.)

La vraie question, c'est donc la mesure de la vitesse de la lumière.

Cela a fait l'objet de multiples expériences de plus en plus sophistiquée ( un petit tour sur Wikipedia te donnera une idée de l'historique de la chose. A savoir, la pemière valeur annoncée a été de 215.000km/s ...en 1676 , pas mal pour l'époque, basée sur l'observation des éclipses d'un sattelite de Jupiter et une mesure à 5% ptés environ a été faite par Fizeau au début du 19èmme siècle.)

Ensuite pour la question générale sur la mesure des distances , bien heureusement, on sait mesurer les distances sans les avoir "physiquement" parcouru.

D'ailleurs parcourir une distance n'est pas en soi une mesure, encore faut il un étalon qui peut être une distance de référence comme tes allumettes ou un étalon de distance indirect, que sont par exemple, les ondes lumineuses ou sonores .
L' étalon de référence peut encore être une distance connue transportée "mentalement" si chose dire, en utilisant les calculs ( trigonométrie par exemple), et les lois de la physique)

La confiance que l'on aura dans ces mesures indirectes , mais aussi directes, sera celle que l'on aura dans les instruments de mesures.

Toute mesure est toujours entachée d'une certaine imprécision. Et même lorsque tu parcours physiquement une distance, il y a une erreur sous-jacente: avec un mètre pliant dans le meilleur des cas tu auras 1 mm d'incertitudes, il te faudra un pied à coulisse pour le 10ème, un palmer pour le 100ème , a contrario si tu ne cherches pas mieux que le centimètre, inutile d'avoir une graduation plus fine).

Donnons un premier exemple exemple trés banal de la vie courante :

on connait la vitesse du son dans l'air. Tu peux alors déterminer la distance d'un orage en mesurant le temps qui s'écoule entre l'éclair ( perception supposée instantannée à notre échelle) et le coup de tonnerre.)
En mesurant un temps , combiné à des lois physiques connus, tu fais ainsi une mesure de distance.

En plus sophistiqué, mais dans le même principe , un écho radar permet aujourd'hui de définir avec une grande précision la position d'un objet( mesure du temps aller retour de l'onde se propageant à une vitess connue) .
C'est aussi appliquable en astronomie pour des distances pas trop grande et on sait mesurer par ce type de méthodes les distances des planètes à quelques kilomètres prés.

Les mesures de distances par calcul à partir d'une distance de référence sont connues depuis l'antiquité par le principe de la triangulation.
On vise l'objet depuis deux points distants d'une longueur bien déterminée. Connaissant les angles des deux visées , la trigonométrie du triangle nous donne par calcul la distance de l'objet.

Pour des objets astronomiques trop lointains, où la triangulation est trop imprécise ( 2 points de la terre ne peuvent guère s'éloigner de plus de 12000km et la différences des angles de visée finit par devenir trop minuscule, on peut utiliser un effet de parallaxe liée au diamètre de l'orbite terrestre .
Un étoile supposée fixe à l'échelle du mouvement annuel de la terre va décrire un petit mouvement apparent dont l'amplitude sera liée à sa distance ( on sait mesurer aujourd'hui des parallaxes de qualques fractions de seconde d'arc.

Avec un encore plus grand éloignement,lorsque les mesures directes précédentes deviennent impossibles , on fait alors appel à diverses propriéts de la lumière pour estimer les distances .
Je ne peux pas entrer dans les détails ici, mais on peut présenter cela comme un jeu de piste où on détermine progressivement des distances de plus en plus grandes: je m'explique.

Un certain nombre d'étoiles sont suffisamment proches pour que l'on ait donc su mesurer leur distance classiquement.
Par ailleurs les propriéts de rayonnement de ces étoiles sont connues ( spectres) et classées en diverse catégories bien répartoriées.

Si maintenant , on a une étoile trop éloignée pour les techiques précédentes, on sait par contre toujours déterminer son spectre et la classer dan une famille d'étoiles de distance connue.
Alors des méthodes photométriques permettent des comparaisons de luminosité et de remonter à la distance inconnue en connaissant la façon dont varie cette luminosité avec cette distance.

Il est bien évident que plus on avance dans des déterminations indirectes lointaines , moins la précision est grande.

Mais il faut aussi relariviser cette imprécision en fonction de ce que l'on cherche.
Et des erreurs de mesures de plusieurs milliers d'année lumière pour une galaxie lointaine , ce n'est pas d'avantage que se tromper d'un millimétre en mesurant la hauteur de son plafond avec son mètre pliant !

Citation

Mais il faut aussi relariviser cette imprécision en fonction de ce que l'on cherche. Et des erreurs de mesures de plusieurs milliers d'année lumière pour une galaxie lointaine , ce n'est pas d'avantage que se tromper d'un millimétre en mesurant la hauteur de son plafond avec son mètre pliant !

C'est une question d’échelle dans ce cas là. Tu m'éclaire beaucoup concernant ce sujet, mais admettons (oui je suis embêtant je sais :P):

Lorsque tu dis:

Citation

Pour des objets astronomiques trop lointains, où la triangulation est trop imprécise ( 2 points de la terre ne peuvent guère s'éloigner de plus de 12000km et la différences des angles de visée finit par devenir trop minuscule, on peut utiliser un effet de parallaxe liée au diamètre de l'orbite terrestre .

Plutôt que d'utiliser cette technique de "je change de position", au final, si on déploie des outils de visé sur nos planètes voisines, donc où l'on a la capacité physique d'y aller (ou au moins d'y envoyer des robots), comme La lune (un peu trop près mais bon, c'est mieux que rien) ou Mars, ça nous permettrait d'affiner fortement certaines distances et donc de cartographier la partie de l'univers nous concernant, je vois juste ou je suis à côté ?


D'autre part, si je fait partir une onde ou un signal de la Terre pour qu'il "rebondisse" sur la Lune ou autre (admettons qu'il y est les infrastructures déjà hein), les calculs seront forcément faussés, car la propagation n'est forcément pas la même dans l'espace que sur Terre (l'atmosphère au moins), ça se calcul aussi ce genre de "défaut" ? Car plus la distance sera loin plus l'erreur sera énorme (comme tu l'a dit dans ton dernier paragraphe).


Et enfin dernier point, toujours avec cette technique de "j'envoie, j'attends que ça revienne et je calcul la distance", est-ce qu'il existe... un... je sais pas comment le dire donc je dirai un signal mais faut voir ça dans le sens de "la lumière" c'est pas un matériau ni un signal c'est un <Entrez un terme scientifique ici> (une onde peut-être ?).

Est-ce qu'il en existe un qui est manipulable (que l'on maitrise, j'entends) et surtout qui est constant dans sa vitesse, peu importe qu'il soit sur Terre ou dans l'espace ? C'est pas possible de le modifier pour qu'il se renvoie son signal à lui même ? Un peu comme une sorte de canne à pêche télescopique qui revient sur elle même sans rebondir sur une surface, ainsi si on connait la distance parcourue de l'aller, on saura la distance totale, sans déployer des instruments "sur la cible".



Voilà, je suis entièrement désolé de ne pas forcément utiliser les bons termes ou de m'exprimer pas très clairement, d'où le bon nombre de guillemets dans le texte mais je ne voudrais en aucun cas écorcher certaines notions peut-être vitales pour vous, ou certains non-sens.

Salut,
je trouve que tu es très clair, personnellement.

Ton idée à du bon (d'ailleurs, c'est déjà fait pour la Lune : il y a un (ou des ?)miroir(s) et on envoie des lasers dessus pour mesurer le distance Terre Lune). Seul problème : admettons que l'on trouve ton espèce de canne à pèche téléscopique qui va jusqu'a l'astre en question puis se répercute sur lui même (ce n'est pas fesable, mais baste) instantanément. Maintenant, on mesure la distance d'un étoile située à 80 années lumière et des poussières. Ta canne à pèche, en supposant qu'elle aille à la vitesse de la lumière (on va mettre de côter l'hypothèse du supra luminique), mettra 80 ans à parvenir à l'astre. Donc déjà, il faudra le viser avec 80 ans d'avance, pour le toucher avec la canne. Ceci suppose que l'on sache déjà tout sur l'astre pour connaitre sa position dans 80 ans (surtout qu'on le voit déjà avec 80 ans de retard depuis la Terre, soit 160 ans de décalage). Donc la mesure est inutile, puisque l'on connait déjà son resultat pour pouvoir la faire.

Les méthodes géométriques et physiques nous permettent d'obtenir très rapidement (contre pas mal d'années avec la canne) et avec une précision suffisante les positions des astres. En plus, comme les astres bougent sans arrêt, on peut avec cette méthode faire des mesures quasi en temps réel (moins le retard sur l'information lumineuse due à la distance), alors qu'avec la canne, non.

En espérant avoir été utile.

EDIT : pour l'atmosphère : je ne pense pas que ce soit pris en compte, vu déjà la très faible incidence de l'air sur la vitesse de la lumière et la très faible épaisseur de l'atmosphère face aux grandeurs mesurées. En plus, la plupart des mesures se font depuis l'espace avec les satellites, donc le problème de l'atmosphère ne se pose plus.

Merci @dri1

Citation

(d'ailleurs, c'est déjà fait pour la Lune : il y a un (ou des ?)miroir(s) et on envoie des lasers dessus pour mesurer le distance Terre Lune)

Ha, je savais pas, je vais me renseigner dessus !

En effet, le genre de canne à pêche, c'est pas l'idée du siècle, mais j'avais cru entendre qu'il existait des "choses/ondes/signaux/matériaux" étant plus rapide que la lumière (presque plus de 2 fois), donc je pensais que ça devait-être possible. C'est bien joli de faire mumuse avec des distances, mais faut pas oublier le temps non plus, comme me l'a rappeler @dri1 (j'ai lu sur ces forums que l'un était indissociable de l'autre d'ailleurs, mais c'était plus philosophique que scientifique).

Donc les méthodes géométriques et physique de calcul de distances sont apparemment fiables vu les distances astronomiques mesurées. Je suppose que les scientifiques se "cantonnent" (sans péjoration) à cette méthode rapide et assez fiable, mais est-ce que d'autres cherchent de nouvelle techniques de mesure de distances astronomiques ?

Si oui, sur quelles idées sont-elles basées ? Est-ce que vous même, vous avez construit un outil de mesure (en amateur hein, peu importe la plage de distance) et surtout, à quels problèmes aviez-vous été confrontés ?

Que faire, et dans quel domaine(s) technologique(s) faudrait-il avancer selon vous pour tenter d'élaborer de nouveaux outils de mesure, plus précis, plus rapide ?



Encore merci de vos interventions Ô combien sympathiques et terriblement instructives (j'adore ce domaine), le tout en espérant ne pas passer pour un abruti complet, mais mes domaines de connaissance sont différent des vôtres, au moins, de celui ci (et pas moins passionnant !)

Chaleureusement !

EDIT: Édition de la citation foireuse, une balise en vrac

Les miroirs qui ont été placé sur la lune sont des miroirs en coin de cube qui renvoient les rayons qu'ils reçoivent dans la même direction (si ça peut t'aider dans tes recherches).

Pour ce qui est des "choses" allant presque deux fois la vitesse de la lumière, je ne vois pas du tout de quoi il pourrait bien s'agir.

Autant pour moi, mes souvenirs m'ont joué des tours. Ce n'est pas 2 fois, mais 1,2 fois. Enfin, ce qui me semblait une constante ( la vitesse de la lumière ) aurait probablement été dépassé à hauteur de 6km/s de plus.

Le reste étant beaucoup trop pointu pour moi, je vous laisse cet article: ici

Même dans l'hypothèse où les résultats cités dans l'article seraient confirmés (d'autres sujet sur le sdz parlent déjà de cette expérience), ça ne serait que de l'ordre de 1,00002 fois plus rapide. On est encore loin des 1,2 , pas sur que cela change grand chose par rapport à la lumière.

Et puis même à 2 fois la vitesse de la lumière, on mettrait 40 ans à atteindre l'objet cité plus haut. Donc ça ne change pas grand chose au problème : ce n'est pas pratique du tout, et impossible à mettre en oeuvre.

Super, merci à tous pour vos précieuses pistes et vos bonnes explications, je passe le sujet en résolu

A bientôt surement !

Citation : @dri1

Et puis même à 2 fois la vitesse de la lumière, on mettrait 40 ans à atteindre l'objet cité plus haut. Donc ça ne change pas grand chose au problème : ce n'est pas pratique du tout, et impossible à mettre en oeuvre.

Ouai, mais le voyage passerait vite (pour le voyageur)

Comme le "voyageur" est le capteur canne à pêche, ça ne change rien pour les humains qui eux sont restés sur Terre.