Unité astronomique

L'unité astronomique de longueur, ou de façon plus usuelle unité astronomique (en anglais : ), est l'unité de longueur du système astronomique d'unités ; elle correspond approximativement à la distance entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. Son symbole agréé par le Bureau international des poids et mesures est « au », bien qu'elle soit encore couramment notée « AU », « ua » ou « UA » ; « ua » était la notation recommandée par l’Union astronomique internationale avant 2012.

Elle est principalement utilisée pour exprimer les distances entre les objets célestes du Système solaire ainsi qu'entre ceux situés dans d'autres systèmes planétaires. Elle est historiquement fondée sur la distance entre la Terre et le Soleil, et a été créée en 1958. Lors de la  générale de l’Union astronomique internationale, tenue fin  à Pékin, en Chine, l’unité astronomique est définie comme valant exactement  (valeur fixe recommandée) (soit , , ou ). Une année-lumière vaut donc approximativement  astronomiques.

Définition 
En première approximation (en supposant la masse des planètes négligeable devant celle du Soleil), la Terre a une orbite elliptique autour du Soleil, dont la loi temporelle est contenue dans les lois de Kepler ; pour plus de précision, on tient compte des interactions entre planètes et de la force exercée par les planètes sur le Soleil. Il apparaît donc que la Terre n’est pas à une distance constante du Soleil. Afin d’obtenir une valeur fixe, elle a, à l’origine, été définie comme la moyenne entre le minimum et le maximum de la distance Terre-Soleil sur une année.

En anglais, et dans quelques autres langues, le symbole « AU » ou « au » est employé, et l’Union astronomique internationale a recommandé, lors de sa  générale, que le symbole « au » soit dorénavant le seul à être utilisé pour désigner l’unité astronomique. Cependant, le symbole « ua » était auparavant recommandé par le Bureau international des poids et mesures, la norme internationale  et l’Union astronomique internationale. La notation « ua » reste fréquente en français.

1976 
En 1976, lors de la  Assemblée générale de l'Union astronomique internationale, l'unité astronomique est définie comme suit :
.

Mathématiquement, cette définition devient donc :
.

Ainsi définie, l'unité astronomique correspond à la distance au Soleil d’une particule de masse négligeable sur une orbite non perturbée et qui aurait une période orbitale de  (une année gaussienne). Cette première définition officielle explicite de l’unité astronomique prend en compte l'évolution des mesures des distances, l’utilisation de  pour définir l’unité astronomique ayant été en usage depuis le  avant de devenir officielle en 1938.

Sa valeur recommandée est alors :
,
soit .

Elle est obtenue comme suit :
,
avec :
 , la vitesse de la lumière dans le vide, égale à  par seconde ;
 , le temps de lumière pour une unité de distance, égal à .

Valeur mesurée 

Ces définitions, combinées à des observations radar et au suivi des sondes spatiales, ont permis d’évaluer l’unité astronomique à .

Par vulgarisation, on considère qu’une unité astronomique mesure environ  de kilomètres. Cela représente un parcours d’une durée d’un peu plus de  à la vitesse de la lumière.

Augmentation séculaire 
En 2004, les astronomes russes Georgij Krasinsky et Victor A. Brumberg ont mis en évidence, par des mesures radiométriques de la distance entre la Terre et les planètes du Système solaire, une augmentation de la valeur de l'unité astronomique, d'environ  par siècle. Comme dans le cas de la Lune qui s'éloigne de la Terre (de  par siècle), ce phénomène est induit par des effets des marées qui éloignent progressivement les planètes (et ralentissent la rotation du Soleil, le moment cinétique total du système étant conservé) ainsi que par la perte de masse du Soleil à cause de la fusion nucléaire.

2012 - valeur exacte fixée 
Lors de la  générale de l’Union astronomique internationale, tenue fin  à Pékin, en Chine, l’unité astronomique est définie comme valant exactement . Cela représente un parcours d’une durée de  (soit ) à la vitesse de la lumière dans le vide.

Utilisation 
L’unité astronomique est utilisée pour exprimer les distances au sein du Système solaire ou dans les systèmes planétaires.

De plus, en raison des méthodes de triangulation utilisées pour mesurer la distance des étoiles, lesquelles prennent pour base de visée le diamètre de l’orbite terrestre, l’unité astronomique est à l’origine de la définition du parsec, celui-ci étant défini comme la distance à laquelle une unité astronomique sous-tend un angle d’une seconde d'arc.

C’est une unité extérieure au Système international (SI), mais d’usage courant en astronomie et dont l'usage est accepté avec le SI.

Distances à l’intérieur du Système solaire

Distance moyenne des planètes du Système solaire au Soleil 
 Mercure : 
 Vénus : 
 Terre : 
 Mars : 
 Jupiter : 
 Saturne : 
 Uranus : 
 Neptune : 

(Ces valeurs sont arrondies au centième près.)

Autres distances moyennes au Soleil 
 Mars - Phobos : 
 Pluton - Charon : 
 Mars - Deimos : 
 Eris - Dysnomie : 
 Hauméa - Hiʻiaka : 
 2005 HC4 : de 
 Ceinture d'astéroïdes : 
 (4) Vesta : 
 (3) Junon : 
 (1) Cérès : 
 (2) Pallas : 
 Pluton : de 
 Ceinture de Kuiper : de 
 (136108) Hauméa : de 
 (136199) Éris : de 
 (136472) Makémaké : de 
 Sonde  :  (au )
 Sonde  :  (au )
 Nuage de Oort : environ

Histoire 
La distance moyenne de la Terre au Soleil a été estimée dès l'Antiquité. D'après Archimède, Aristarque de Samos aurait estimé la distance moyenne de la Terre à  le rayon de la Terre. Sur les dimensions et des distances du Soleil et de la Lune, attribué à Aristarque, permet d'obtenir une estimation comprise entre  le rayon de la Terre. En réalité, la Terre se trouve à environ  terrestres du Soleil.

Notes et références

Notes

Références

Voir aussi

Articles connexes 
 Table des constantes astrophysiques
 Transit de Vénus, une méthode classique de mesure de l’unité astronomique

Unité d'astronomie
Unité de longueur
Unité non-SI tolérée par le CIPM