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Une série de nouvelles animations réalisées par le scientifique James O’Donoghue de la NASA montre à quel point la vitesse de la lumière peut être rapide et également… extrêmement lente.
La vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide qu’un objet matériel puisse parcourir dans l’espace. Cela exclut bien sûr l’existence de raccourcis théoriques dans le tissu de l’espace appelé trous de ver (et la possibilité de les parcourir sans être détruits).
Dans un vide parfaitement vide, une particule de lumière, appelée photon, peut parcourir 299 792 kilomètres par seconde, soit environ 1,079 milliard de kilomètres par heure.
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C’est incroyablement rapide. Cependant, la vitesse de la lumière peut être extrêmement lente si vous essayez de communiquer avec d’autres planètes ou d’atteindre d’autres planètes, en particulier les mondes situés au-delà de notre système solaire.
James O’Donoghue, spécialiste en sciences planétaires au Goddard Space Flight Center de la NASA, s’est chargé de l’animer.
« Mes animations ont été conçues pour montrer aussi instantanément que possible tout le contexte de ce que j’essaie de transmettre. », a déclaré O’Donoghue à Business Insider via Twitter . « Quand je révisais mes examens, je dessinais des concepts complexes à la main pour bien comprendre. C’est ce que je fais ici. »
O’Donoghue a déclaré qu’il n’avait appris que récemment à créer ces animations – ses premières étaient destinées à un communiqué de presse de la NASA sur les anneaux en voie de disparition de Saturne. Après cela, il a ensuite animé d’autres concepts d’espace difficiles à saisir, notamment une vidéo illustrant les vitesses de rotation et les tailles des planètes. Il a déclaré que l’un d’eux « avait recueilli des millions de vues » lorsqu’il l’avait publié sur Twitter .
Le dernier effort d’O’Donoghue examine trois scénarios différents de la vitesse de la lumière pour indiquer la vitesse et la lenteur avec laquelle les photons peuvent se déplacer.
À quelle vitesse la lumière se déplace par rapport à la Terre
Une des premières animations d’O’Donoghue montre la rapidité avec laquelle la lumière se déplace par rapport à la Terre.
La circonférence de la Terre est de 40 075 kilomètres. Si notre monde n’avait pas d’atmosphère (l’air se réfracte et ralentit un peu la lumière), un photon qui frôle sa surface pourrait faire le tour de l’équateur près de 7,5 fois par seconde.
Dans cette représentation , la vitesse de la lumière semble assez rapide – bien que le film montre également à quel point elle est finie.
À quelle vitesse la lumière se déplace-t-elle entre la Terre et la Lune ?
Une deuxième animation de O’Donoghue fait un grand pas en arrière au regard de la Terre pour inclure la Lune.
En moyenne, la distance entre notre planète et son grand satellite naturel (La Lune) est d’environ 384 400 kilomètres.
Cela signifie que tout le clair de lune que nous voyons a une durée de 1,255 secondes et qu’un aller-retour entre la Terre et la Lune à la vitesse de la lumière dure environ 2,51 secondes.
Toutefois, ce rythme augmente chaque jour, car la Lune s’éloigne de la Terre à une vitesse d’environ 3,8 centimètres par an. La Lune réduit constamment l’énergie de rotation de la Terre via les marées océaniques , renforçant son orbite à une distance de plus en plus grande.
À quelle vitesse la lumière se déplace entre la Terre et Mars
La troisième animation de la vitesse de la lumière réalisée par O’Donoghue illustre le défi auquel de nombreux scientifiques planétaires font face quotidiennement.
Lorsque la NASA essaie de communiquer ou de télécharger des données à partir d’un engin spatial, tel que la sonde InSight sur Mars , elle ne peut le faire qu’à la vitesse de la lumière. C’est beaucoup trop lent pour faire fonctionner un vaisseau spatial en « mode direct », comme vous le feriez avec une voiture télécommandée. Ainsi, les commandes doivent être soigneusement pensées, préemballées et orientées vers l’emplacement précis dans l’espace au moment voulu pour ne pas manquer leur cible.
La communication la plus rapide qui puisse jamais avoir lieu entre la Terre et Mars est lorsque les planètes se trouvent à leur point le plus rapproché, événement appelé « approche la plus proche / closest approach that happens », qui se produit une fois tous les deux ans environ. En moyenne, cette distance dans le meilleur des cas est d’environ 54,6 millions de kilomètres.
Comme le montre l’image animée (GIF) de 60 secondes du film complet de O’Donoghue sur YouTube , la lumière met 3 minutes et 2 secondes pour se déplacer entre la Terre et Mars à ‘l’approche la plus proche’. C’est six minutes et quatre secondes pour un aller-retour à la vitesse de la lumière.
Mais en moyenne, Mars se trouve à environ 56 millions de kilomètres de la Terre – la communication aller-retour prend en moyenne 28 minutes et 12 secondes.
La vitesse de la lumière devient de plus en plus déprimante à mesure que vous avancez
Illustration d’un « Nanocraft » révolutionnaire « Starshot » propulsé vers le système Alpha Centauri avec un puissant faisceau laser.
L’obstacle de la vitesse finie de la lumière devient encore plus difficile pour des engins spatiaux tels que New Horizons, qui est maintenant à plus de 6,4 milliards de kilomètres de la Terre, et pour les vaisseaux Voyager 1 et 2, qui ont chacun atteint l’espace entre les étoiles.
La situation devient franchement déprimante lorsque vous commencez à regarder en dehors du système solaire. L’exoplanète la plus connue, appelée Proxima b, se trouve à environ 4,24 années-lumière de nous (une distance d’environ 40,11 billions de kilomètres).
Cependant, le plus rapide de tous les engins spatiaux est la sonde solaire Parker de la NASA qui voyage à environ 343 000 km/h, et à cette vitesse, il faudrait 13 211 ans pour atteindre Proxima b.
Le projet révolutionnaire « Breakthrough Starshot » d’un milliardaire russo-américain envisage un moyen de résoudre ce problème de vitesse. Le plan pluriannuel consiste à construire et à survoler ces « exoplanètes » minuscules au-delà de telles exoplanètes via des explosions laser ultra puissantes , idéalement à une vitesse de croisière planifiée de 20% de la vitesse de la lumière. Pourtant, tout le concept est encore théorique ; il peut ne pas fonctionner ou fonctionner à une fraction de la vitesse de la lumière.
L’espace est incroyablement vaste. Bien que l’univers ait environ 13,77 milliards d’années, sa frontière se situe à environ 45,34 milliards d’années-lumière dans toutes les directions et augmente en raison de son expansion .
C’est beaucoup trop gros pour illustrer une simple animation. Toutefois, une illustration s’en rapproche : cette image créée par le musicien Pablo Carlos Budassi, qui combine des cartes logarithmiques de l’univers de Princeton et des images de la NASA pour capturer le tout en une seule image.
Time : 2 mn 07 / [1]
Image Univers : Pablo Carlos Budassi / Wikipedia (CC BY-SA 3.0)
Pour illustration
Source :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Photon
https://breakthroughinitiatives.org/initiative/3
https://fr.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centauri_b
https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot
https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_de_la_lumière
https://www.businessinsider.com.au/how-fast-speed-light-travels-earth-moon-mars-nasa-2019-1
Article :
Trduction rapprochée (Google Translate) – Dave Mosher / Business Insider
Vidéo :
[1] How fast is light? – morn1415 / YouTube
Aphadolie 
Bref, la vitesse de la lumière est toujours la même, c’est la distance à parcourir qui augmente et donc, le temps qu’elle met à le faire.
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CQFD. Mais les animations (ou vidéos) nous font prendre conscience du temps et distance. L’avenir ne me semble pas à la vitesse (relativité générale, etc…) mais plutôt une orientation vers le développement de la physique quantique. Wait and see.
Merci pour votre commentaire.
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J’adore cet article, je suis aussi une passionnée de cosmologie, 🕉🙏
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C’est tellement passionnant…
Merci pour votre intérêt, visite et commentaire.
Au plaisir de vous lire.
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