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Objectifs

Comme le parcours de l'échelle du mètre à celle de l'Univers s'étend sur 26 ordres de grandeurs, il apparaît rapidement que le mètre est une unité malcommode pour estimer la plupart des longueurs et distances rencontrées. D'où la nécessité d'introduire des unités appropriées, qui permettent d'exprimer les distances avec des nombres plutôt voisins de l'unité que de milliards de milliards de mètres.

Le temps de lumière

Le temps de lumière permet d'estimer les distances, qu'elles soient courtes (la Terre est à 8 minutes de lumière du Soleil), ou longues (les galaxies les plus lointaines observées sont à environ 12 milliards d'années de lumière).

L'unité astronomique

Dans le système solaire, ou pour des dimensions dans un environnement stellaire, on s'appuie sur le demi-grand axe de l'orbite de la Terre, et on utilise couramment l'unité astronomique (UA).

Définition

Par définition, il s'agit du demi-grand axe de l'orbite terrestre, soit environ 150 millions de km (plus précisément : 149 597 870 km)

La parallaxe

Le mouvement de la Terre autour du soleil se traduit par un mouvement apparent des étoiles du proche voisinage solaire, qui semblent parcourir une petite ellipse sur le fond des étoiles plus lointaines, fixes.

Définition

La parallaxe annuelle $\Pi$ mesure le demi-grand axe angulaire de ce mouvement apparent.

Les parallaxes sont usuellement exprimées en millièmes de seconde d'arc (mas). L'étoile la plus proche, Proxima du Centaure, a une parallaxe de 772 mas.

1 pc est la distance sous laquelle 1 UA sous-tend 1". Cette définition provient bien sûr du mouvement de parallaxe annuelle des étoiles proches.

Crédit : ASM

Le parsec

Une unité propre à l'astrophysique est le parsec, noté pc.

Définition

Le parsec est la distance à laquelle 1 unité astronomique sous-tend 1 seconde d'arc.

On emploie couramment les unités multiples du parsec : kpc, Mpc, Gpc.

Cette définition du parsec est opérationnelle : elle est reliée au mouvement de parallaxe annuelle des étoiles proches.

Définition

Une étoile présentant une parallaxe $\Pi$ , exprimée en seconde d'arc, est à une distance $1/\Pi$ , exprimée en parsec.

En application directe de la définition, un objet de taille angulaire $\alpha$ exprimée en seconde d'arc vu à une distance exprimée en parsec possède une taille linéaire $\ell$ , exprimée en unité astronomique (dans l'approximation des petits angles) :

$\ell \ ( {\,\mathrm{UA}}) \ = \ d \ ( {\,\mathrm{pc}}) \times \alpha \ ''$

Conversion

Le tableau ci-dessous présente les passages d'une unité à l'autre.

Unités de longueur et distance
	Unité	m	UA	AL	pc
m	mètre	1
UA	demi-grand axe de l'orbite terrestre	$1.5\ 10^{11}$	1
AL	année de lumière	$9.5\ 10^{15}$	63 000	1
pc	$1 {\,\mathrm{pc}} \equiv 1 {\,\mathrm{UA}} / 1"$	$3.1\ 10^{16}$	206 000	3.26	1