3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Signaux | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Le soir, Inès regarde le ciel avec son petit frère Adam. Le ciel est clair, on voit la Lune et beaucoup d'étoiles.
Adam : « J'ai vu une vidéo. Elle dit que quand on regarde une étoile, on la voit dans le passé. »
Inès : « N'importe quoi ! La lumière arrive tout de suite. Je vois l'étoile comme elle est maintenant. »
Avant de chercher, donne ton avis. Il n'y a pas de mauvaise réponse.
a) Qui a raison, selon toi : Inès ou Adam ?
b) La lumière met-elle du temps pour aller d'un endroit à un autre ? oui – non
a) et b) Chacun peut avoir un avis différent. Pour savoir qui a raison, on va utiliser des mesures réelles faites par des scientifiques : c'est le but des parties 2, 3 et 4.
Source : Bureau international des poids et mesures (BIPM), « Le Système international d'unités », 9e édition, 2019 : la vitesse de la lumière dans le vide vaut exactement 299 792 458 m/s, soit environ 300 000 km/s.
a) Quelle est la vitesse de la lumière ?
b) Qui va le plus vite : la lumière ou le son ?
a) Environ 300 000 km/s : en 1 seconde, la lumière parcourt 300 000 km.
b) La lumière : 300 000 km en 1 seconde, alors que le son fait seulement 340 m (0,34 km) en 1 seconde.
Complète le tableau. Aide : en 1 s, la lumière fait 300 000 km. En 2 s, elle fait 2 fois plus.
| Durée | 1 s | 2 s | 3 s |
|---|---|---|---|
| Distance parcourue par la lumière | 300 000 km |
Combien de fois la lumière fait-elle le tour de la Terre en 1 seconde ? Aide : calcule 300 000 ÷ 40 000.
300 000 ÷ 40 000 = 7,5. En 1 seconde, la lumière ferait plus de 7 fois le tour de la Terre. Elle va très, très vite.
Sources : NASA, « Moon Fact Sheet » (distance moyenne Terre-Lune : 384 400 km) ; Union astronomique internationale, résolution B2 de 2012 (distance moyenne Terre-Soleil : 149 597 870,7 km, environ 150 millions de km). Les distances sont arrondies.
Comme pour le son (chapitre 12) : durée = distance ÷ vitesse, soit t = d / v.
Calcule la durée du trajet de la lumière de la Lune jusqu'à la Terre.
Aide : t = 384 000 ÷ 300 000 = s
t = 384 000 ÷ 300 000 = 1,28 s, environ 1,3 s.
La lumière de la Lune met un peu plus d'une seconde pour nous arriver. On voit donc la Lune comme elle était il y a environ 1 seconde.
a) Calcule la durée du trajet de la lumière du Soleil jusqu'à la Terre, en secondes.
Aide : t = 150 000 000 ÷ 300 000 = s
b) Convertis cette durée en minutes et secondes. Aide : 1 min = 60 s ; 8 min = 8 × 60 = 480 s.
a) t = 150 000 000 ÷ 300 000 = 500 s.
b) 500 s = 480 s + 20 s = 8 min 20 s.
La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour arriver sur Terre.
Imagine que le Soleil s'éteigne d'un coup (cela n'arrivera pas !).
Le verrait-on s'éteindre tout de suite ? Sinon, au bout de combien de temps ?
Non. La dernière lumière partie du Soleil serait encore en route. On continuerait à voir le Soleil briller pendant environ 8 min 20 s, puis il disparaîtrait.
Quand on regarde le Soleil, on le voit donc comme il était il y a 8 minutes.
Attention : on ne regarde jamais le Soleil en face, même quelques secondes et même avec des lunettes de soleil. Sa lumière peut brûler le fond de l'œil, sans douleur. On en parlera dans le cours.
Sources : NASA Science, page « Proxima Centauri b » (Proxima du Centaure est à environ 4,24 années-lumière de la Terre) ; ESA, mission Gaia (mesure des distances des étoiles).
a) Combien de temps la lumière de Proxima du Centaure met-elle pour arriver sur Terre ?
b) La lumière que l'on reçoit de Proxima en 2026 est partie de l'étoile en quelle année, environ ? Aide : 2026 − 4 = ?
a) Environ 4,2 ans.
b) 2026 − 4 = 2022 : la lumière est partie de Proxima vers 2022. En 2026, on voit donc Proxima comme elle était en 2022.
Relis la situation. Qui avait raison : Inès ou Adam ? Explique avec les mots « vitesse de la lumière » et « passé ».
Adam a raison. La lumière a une vitesse : environ 300 000 km/s. C'est très rapide, mais les étoiles sont très loin. La lumière de Proxima met 4,2 ans pour nous arriver : on voit l'étoile dans le passé, comme elle était au moment où sa lumière est partie.
Complète avec les mots : passé – 300 000 – 8 minutes – vitesse – année-lumière.
Réponse à la problématique : non. La lumière met du temps pour venir jusqu'à nos yeux : environ 1 seconde depuis la Lune, 8 minutes depuis le Soleil, plus de 4 ans depuis Proxima du Centaure. On voit chaque astre comme il était au moment où sa lumière est partie.
Le savais-tu ? En 1969, les astronautes d'Apollo 11 ont posé un miroir sur la Lune. Depuis la Terre, on envoie encore aujourd'hui un tir laser vers ce miroir : la lumière revient environ 2,5 secondes plus tard (aller et retour). Cela permet de mesurer la distance de la Lune à quelques centimètres près.
Source : NASA, « Apollo 11 Laser Ranging Retroreflector Experiment ».
Sources : BIPM, « Le Système international d'unités (SI) », 9e édition, 2019 (vitesse de la lumière dans le vide : 299 792 458 m/s). NASA, « Moon Fact Sheet », NSSDCA (distance moyenne Terre-Lune : 384 400 km). Union astronomique internationale, résolution B2, 2012 (unité astronomique : 149 597 870 700 m). NASA Science, « Proxima Centauri b » (distance : 4,24 années-lumière). ESA, mission Gaia. NASA, expérience Apollo 11 de télémétrie laser.
📚 Après cette activité, le cours reprend ces idées : leçon du chapitre 13, sections 4 (la vitesse de la lumière) et 5 (l'année-lumière).