De simples animations d’un scientifique de la NASA “prouvent” que la vitesse de la lumière est lente et pénible
Une série de nouvelles animations réalisées par un scientifique de la NASA montre à quel point la vitesse de la lumière peut être rapide – et aussi péniblement lente.
La vitesse de la lumière est la vitesse la plus rapide que n’importe quel objet matériel puisse parcourir dans l’espace. C’est-à-dire, bien sûr, sauf s’il existe des raccourcis théoriques dans le tissu de l’espace appelés vortex (et la possibilité de les traverser sans être détruits).
Dans un vide parfaitement vide, une particule de lumière, appelée photon, peut parcourir 299 792 kilomètres à la seconde, soit environ 1,079 milliard de kilomètres à l’heure.
C’est incroyablement rapide. Cependant, la vitesse de la lumière peut être d’une lenteur frustrante si vous essayez de communiquer avec d’autres planètes ou d’atteindre d’autres planètes, surtout des mondes au-delà de notre système solaire.
James O’Donoghue, un scientifique planétaire du Goddard Space Flight Center de la NASA, a créé une animation pour représenter la limite de vitesse du cosmos d’une manière compréhensible pour tous.
“Mes animations ont été conçues pour montrer aussi instantanément que possible tout le contexte de ce que j’essaie de transmettre”, a déclaré James O’Donoghue à Business Insider sur Twitter. “Quand je révisais pour mes examens, je dessinais à la main des concepts complexes juste pour vraiment comprendre, alors c’est ce que je fais ici.”
M. O’Donoghue a dit qu’il n’a appris que récemment à créer ces animations – ses premières étaient pour un communiqué de presse de la NASA sur la disparition des anneaux de Saturne. Par la suite, il a animé d’autres concepts spatiaux difficiles à saisir, dont une vidéo illustrant les vitesses de rotation et les dimensions des planètes. Il a dit que l’un d’entre eux “a recueilli des millions de vues” lorsqu’il l’a posté sur Twitter.
Le dernier effort d’O’Donoghue examine trois scénarios différents de vitesse de la lumière pour indiquer la vitesse (et la lenteur des photons).
À quelle vitesse la lumière se déplace par rapport à la Terre
L’une des premières animations d’O’Donoghue montre à quelle vitesse la lumière se déplace par rapport à la Terre.
Si notre monde n’avait pas d’atmosphère (l’air réfracte et ralentit un peu la lumière), un photon qui rase la 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 aussi à quel point elle est limitée.
À quelle vitesse la lumière se déplace-t-elle entre la Terre et la Lune
Une deuxième animation de James O’Donoghue fait un grand pas en arrière par rapport à la Terre pour inclure la Lune.
En moyenne, il y a environ 384 400 kilomètres de distance entre notre planète et son grand satellite naturel.
Cela signifie que tout le clair de Lune que nous voyons est vieux de 1,255 seconde et qu’un aller-retour entre la Terre et la Lune à la vitesse de la lumière prend environ 2,51 secondes.
Ce rythme s’accélère cependant chaque jour, car la lune dérive plus loin de la Terre à un rythme d’environ 3,8 centimètres par an. (La Lune sape constamment l’énergie de rotation de la Terre par l’intermédiaire des marées océaniques, augmentant 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 d’O’Donoghue sur la vitesse de la lumière illustre le défi auquel de nombreux scientifiques planétaires sont confrontés quotidiennement.
Lorsque la NASA tente de parler à un engin spatial ou de télécharger des données d’un engin spatial, comme 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 “live” comme une voiture télécommandée. Les commandes doivent donc être soigneusement réfléchies, préemballées et orientées vers l’emplacement précis dans l’espace à l’heure exacte afin qu’elles ne manquent pas leur cible.
Une conversation entre la Terre et Mars ne peut être plus rapide que lorsque les planètes sont à leur point le plus proche l’une de l’autre, ce qu’on appelle l’approche la plus proche qui se produit une fois tous les deux ans environ. En moyenne, cette distance dans le meilleur scénario est d’environ 54,6 millions de kilomètres.
Comme le montre ce clip de 60 secondes du film complet d’O’Donoghue sur YouTube, la lumière met 3 minutes et 2 secondes à voyager entre la Terre et Mars à l’approche la plus proche. Ça fait 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 dure donc en moyenne 28 minutes et 12 secondes.
La vitesse de la lumière devient de plus en plus déprimante à mesure que vous avancez
L’obstacle de la vitesse finie de la lumière devient encore plus difficile à franchir pour des engins spatiaux comme New Horizons, qui se trouve maintenant à plus de 6 milliards de kilomètres de la Terre, et Voyager 1 et 2, qui ont chacun atteint l’espace entre les étoiles.
La situation devient carrément déprimante lorsque vous commencez à regarder à l’extérieur du système solaire. L’exoplanète la plus proche, appelée Proxima b, se trouve à environ 4,2 années-lumière de nous (une distance d’environ 39,7 billions de kilomètres).
Cependant, la sonde solaire Parker de la NASA est la plus rapide de tous les engins spatiaux à environ 343 112,141 km/h ; à cette vitesse, il faudrait 13 211 ans pour atteindre Proxima b.
Le projet Breakthrough Starshot d’un milliardaire russo-américain envisage un moyen de résoudre ce problème de vitesse. Le plan sur plusieurs décennies consiste à construire et à faire voler de minuscules “vaisseaux nano” au-delà de ces exoplanètes au moyen d’explosions laser ultra-puissantes, idéalement à une vitesse de croisière prévue de 20% de la vitesse de la lumière. Pourtant, l’ensemble du concept est encore théorique, peut finir par ne pas fonctionner, et fonctionnerait 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 lisière est 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 l’illustrer dans une simple animation. 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 tout cela en une seule image.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
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