| Années-lumière (ly) | Nanomètres (nm) |
|---|---|
| 1 Année-lumière | 9.46073047258 × 1024 nm |
| 2 Années-lumière | 1.89214609452 × 1025 nm |
| 3 Années-lumière | 2.83821914177 × 1025 nm |
| 4 Années-lumière | 3.78429218903 × 1025 nm |
| 5 Années-lumière | 4.73036523629 × 1025 nm |
| 10 Années-lumière | 9.46073047258 × 1025 nm |
| 20 Années-lumière | 1.89214609452 × 1026 nm |
| 25 Années-lumière | 2.36518261815 × 1026 nm |
| 50 Années-lumière | 4.73036523629 × 1026 nm |
| 100 Années-lumière | 9.46073047258 × 1026 nm |
| Référence | Années-lumière (ly) | Nanomètres (nm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 3.13929 × 10-17 ly | 297000000 nm |
| Average adult human height | 1.7969 × 10-16 ly | 1.7 × 109 nm |
| A football pitch (length) | 1.10985 × 10-14 ly | 1.05 × 1011 nm |
| A marathon | 4.46002 × 10-12 ly | 4.2195 × 1013 nm |
| Height of Mount Everest | 9.3534 × 10-13 ly | 8.849 × 1012 nm |
L’année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année julienne, soit exactement 9 460 730 472 580 800 mètres, ou environ 9,46 billions de kilomètres. Son symbole est ly.
C’est une unité de distance et non de temps, ce que le nom masque et qui entretient une confusion tenace. Son exactitude découle de deux grandeurs définies : la vitesse de la lumière est fixée à 299 792 458 mètres par seconde, et l’année julienne vaut exactement 365,25 jours de 86 400 secondes. Le produit des deux donne un chiffre dépourvu de toute incertitude de mesure.
L’intérêt de l’unité est de rendre explicite la vitesse finie de la lumière. Observer un objet situé à douze années-lumière, c’est le voir tel qu’il était il y a douze ans, et ce retard n’est pas une curiosité mais le fondement de la cosmologie observationnelle. Les galaxies les plus lointaines observées se trouvent à des milliards d’années-lumière : les télescopes sont donc, en pratique, des instruments pour regarder le passé.
Les distances proches paraissent modestes à l’échelle de l’unité. Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil, est à 4,25 années-lumière. Sirius à 8,6. Le centre de la Voie lactée se situe à quelque 26 000 années-lumière de la Terre, et la galaxie s’étend sur environ 100 000. La galaxie d’Andromède est à quelque 2,5 millions d’années-lumière et reste visible à l’œil nu depuis un site sombre, ce qui en fait l’objet le plus lointain que la plupart des gens verront jamais directement.
Les astronomes professionnels préfèrent généralement le parsec, qui découle naturellement de la mesure de parallaxe, et les revues expriment les distances en parsecs, kiloparsecs et mégaparsecs. L’année-lumière domine dans la vulgarisation parce qu’elle n’exige d’autre explication que la vitesse de la lumière.
Des unités voisines appliquent le même principe à de plus petites échelles. La seconde-lumière, environ 300 000 kilomètres, avoisine la distance Terre-Lune, et les ingénieurs en radio emploient la nanoseconde-lumière, environ 30 centimètres, lorsqu’ils raisonnent sur la propagation d’un signal dans un câble. La minute-lumière et l’heure-lumière apparaissent parfois dans les descriptions du système solaire externe.
Une année-lumière équivaut à 63 241 unités astronomiques, environ 0,3066 parsec ou 9,4607 billions de kilomètres.
Le nanomètre est le milliardième du mètre. Il se forme en appliquant au mètre le préfixe SI nano, qui vaut 10-9, et s’écrit nm. Le préfixe vient du grec nanos, qui signifie nain.
C’est l’échelle de travail de l’optique et de l’électronique modernes. La lumière visible s’étend d’environ 380 nm du côté violet à 750 nm du côté rouge, ce qui fait du nanomètre l’unité usuelle pour décrire la couleur en termes physiques. Un pointeur laser émettant à 532 nm est vert ; à 650 nm, il est rouge. L’ultraviolet se situe en dessous de 380 nm et l’infrarouge au-dessus de 750 nm.
La biologie y recourt en permanence. La double hélice de l’ADN mesure environ 2 nm de large. Un virus courant fait entre 20 et 300 nm. Les membranes cellulaires ont une épaisseur d’environ 7 nm. Ces dimensions se situent sous la résolution des microscopes optiques classiques, limitée par la longueur d’onde de la lumière elle-même à quelque 200 nm.
La fabrication des semi-conducteurs a fait connaître le nanomètre en dehors des sciences. Les nœuds de gravure ont été désignés par 90 nm, 45 nm, 14 nm, 5 nm et moins encore. Ce chiffre ne correspond plus à aucune dimension mesurable précise sur la puce : il est devenu une appellation commerciale plutôt qu’une grandeur physique, même si les structures sous-jacentes se comptent bien en nanomètres. La grille d’un transistor moderne fait quelques dizaines d’atomes de large.
La nanotechnologie tire son nom de l’unité et couvre par convention les structures comprises entre 1 et 100 nm. Les matériaux s’y comportent souvent différemment, car les effets de surface l’emportent alors sur les propriétés de la masse.
Mesurer à cette échelle exige des instruments qui ne reposent pas sur la lumière visible. Les microscopes électroniques résolvent des détails inférieurs au nanomètre grâce à des électrons, dont la longueur d’onde effective est bien plus courte que celle de la lumière. Les microscopes à force atomique procèdent autrement : ils traînent une pointe fine sur la surface et enregistrent sa déflexion. Tous deux ont été déterminants pour l’essor des nanotechnologies, car un domaine progresse difficilement tant que son objet demeure invisible.
Un nanomètre équivaut à 10 ångströms, 1000 picomètres ou 0,001 micromètre. Une feuille de papier fait environ 100 000 nm d’épaisseur.