Illustrer l'expansion de l'univers
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Astronomie
Introduction
On entend toujours que l'univers est en expansion, qu'est ce que cela signifie ?
- Matériel et outils
Ballon de baudruche 
Un ballon gonflable fait d'une membrane en caoutchouc qui se tend quand on souffle dedans.
Feutre de couleur 
Sert a colorier
Étape 1 - Préparation
Prends un ballon.
Dessine dessus des étoiles. Repère bien l'emplacement des étoiles les unes par rapport aux autres.
Étape 2 - Expérience...
Gonfle le ballon un peu.
Regardes où sont les étoiles. Que constates-tu ?
Étape 3 - .xpérience... la suite
Gonfle encore ton ballon. Que s'est-il passé pour les étoiles ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Plus on gonfle le ballon, plus les étoiles s'éloignent les unes des autres. Dire que l'univers est en expansion, c'est dire que les distances entre chaque objet grandissent.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Avec un ballon noir, on symbolise mieux l'espace., mais ça n'est pas une obligation !
Explications
Depuis sa création, l'univers s'étend de plus en plus. Cela signifie que les distances entre les astres grandissent. C'est ce qu'on appelle l'expansion de l'univers. Cela a été observé et expliqué au début du 20e siècle à l'aide de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Cette théorie a radicalement changé notre façon de voir l'univers, et a permis d'expliquer des choses observées et qui ne trouvaient pas vraiment d'explication satisfaisante dans la théorie précédente (la gravité universelle de Newton).
Plus d'explications
Avec les théories de la relativité restreinte et de la relativité générale, notre représentation de l'univers a radicalement changé au 20e siècle. L'univers est en expansion. Cela signifie que les distance entre les astres augmentent avec le temps. Etrangement pourtant, ce ne sont pas les astres qui bougent. C'est l'espace-temps entre les astres qui se dilate comme le fait le caoutchouc d'un ballon qu'on gonfle.
L'idée que l'univers ne serait pas infini, fixe, statique, éternel date de bien avant le début du 20e siècle. Le paradoxe de Cheseaux Olbers a été exposé de manière documentée pour la 1ère fois par Thomas Digges en 1576. Si on suppose un univers infini, fixe, statique et éternel, il contient donc une infinité d'étoiles réparties de manière homogène. Si cela est le cas, quelle que soit la direction dans laquelle on regarde, il devrait y avoir une infinité d'étoile. Donc le ciel nocturne devrait être occupé en tout point par une étoile. Donc le ciel nocturne devrait être aussi brillant qu'un étoile.
De manière amusante, Einstein était persuadé que l'univers était fixe au début de sa carrière. Il a ainsi ajouté une constante dans ses équations pour les rendre compatibles avec l'hypothèse d'un univers fixe. Ce sont d'autres chercheurs qui ont produit le modèle du Big Bang à partir de la théorie de la relativité générale d'Eintein. L'expression "Big bang" a été utilisée pour la première fois à la radio dans le but de moquer un modèle considéré par de nombreux astrophysiciens comme absurde.
Applications : dans la vie de tous les jours
Le ciel est plein d'étoiles, pourquoi ne voit-on rien la nuit ?
Éléments pédagogiques
Sources et ressources
Paradoxe d'Olbers sur Wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Paradoxe_d%27Olbers
Paradoxe d'Olbers expliqué par Aurélien Barrau (professeur dans un laboratoire d'astrophyique, plus connu pour son militantisme dans le domaine de l'écologie) dans les vidéos d'un cours destiné aux étudiants de première année : L'Univers partie 5/11 à 1h du début du cours. Tout le cycle est disponible sur sa chaîne youtube. Il commence par une rétrospective sur les cosmologies anciennes avant d'explorer le modèle actuellement admis et ses limites.
La théorie du Big bang sur Wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Big_Bang
Dernière modification 24/04/2020 par user:Geneviève.
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