En bref Le son ou la lumière sont produits par des émetteurs, se propagent en transportant une information, puis sont collectés par un récepteur. La lumière parcourant de très grandes distances dans l'Univers, on définit une unité de distance adaptée : l'année-lumière.

IÉmission et transport d'un signal sonore ou lumineux

Un son est produit par un émetteur (instrument de musique, gorge, haut-parleur) qui possède une membrane vibrante permettant la mise en vibration de l'air.

Exemple : une guitare émet des sons grâce à la mise en vibration de ses cordes.

La lumière est produite par une source primaire de lumière.

Exemple : les étoiles sont des sources primaires de lumière.

Une fois produite, l'information sonore se propage de proche en proche dans l'air et est interceptée par un récepteur tel que l'oreille.

Une fois produite, l'information lumineuse se propage dans le vide (ou dans l'air) et est interceptée par un récepteur tel qu'un télescope.

La distance d parcourue par la lumière dans le vide se calcule à partir de la durée du trajet ∆t et de la vitesse c de la lumière dans le vide :

IIL'année-­lumière

Par définition, l'année-­lumière est égale à la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une durée d'un an. Le symbole de l'année-­lumière est al.

Cette unité est pratique car elle nous permet d'accéder directement à la durée mise par la lumière pour nous parvenir.

Exemple : pour une étoile distante de 668 al, la lumière a mis 668 ans pour nous parvenir.

Ceci nous montre que plus une étoile est éloignée de nous, plus la lumière qui nous parvient aujourd'hui a été émise il y a longtemps dans le passé : voir loin, c'est voir dans le passé.

Conversions utiles :

1 al = 9,46 × 10¹² km = 9,46 × 10¹⁵ m

Méthode

Déterminer des distances

Le Soleil et Aldébaran sont deux étoiles de dimensions très différentes. Le rayon d'Aldébaran est 45 fois plus grand que celui du Soleil. On fournit la durée de propagation de la lumière émise par l'étoile pour arriver jusqu'à la Terre :

Déterminer la distance entre chacune de ces étoiles et la Terre en mètres.

Données :

1 al = 9,46 × 10¹⁵ m ; c = 3,00 × 10⁸ m/s.

Conseils

Si la durée est donnée en années, applique la définition de l'année-lumière (al), puis convertis en mètres la distance trouvée en al.

Si ce n'est pas le cas, convertis la durée en secondes, puis applique la formule $d=c\times \text{Δ}t$.

Solution

Pour le Soleil

On convertit la durée en secondes :

$\text{Δ}t=8\times 60+20=500 \text{s}$.

On calcule la distance en mètres :

$d=c\times \text{Δ}t=500\times \mathrm{3,00}\times {10}^8=\text{1,50}\times \text{1}{\text{0}}^{\text{11}}\text{m}$.

Pour Aldébaran

On détermine la distance en années-lumière sachant que la lumière parcourt en un an dans le vide une distance égale à 1 al :

$d=66\text{ al}$.

On convertit la distance en mètres :

$d=66\times \mathrm{9,46}\times {10}^{15}=\text{6,24}\times \text{1}{\text{0}}^{\text{17}}\text{m}$.