| Référence | Mètres (m) | Ångströms (Å) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 0.297 m | 2.97 × 109 Å |
| Average adult human height | 1.7 m | 1.7 × 1010 Å |
| A football pitch (length) | 105 m | 1.05 × 1012 Å |
| A marathon | 42195 m | 4.2195 × 1014 Å |
| Height of Mount Everest | 8849 m | 8.849 × 1013 Å |
Le mètre est l’unité de base de longueur du Système international d’unités ; son symbole est m. Toutes les autres unités de longueur du SI se définissent comme des multiples ou des fractions du mètre, et les unités de surface, de volume, de vitesse et bien d’autres en découlent à leur tour.
Sa définition a été révisée à quatre reprises, chaque révision remplaçant un objet matériel par une référence plus reproductible. L’Académie des sciences proposa en 1791 que le mètre soit la dix-millionième partie de la distance séparant le pôle Nord de l’équateur le long du méridien passant par Paris. La mesure de cet arc demanda six années et comporta une légère erreur, la Terre n’étant pas une sphère parfaite. En 1889, la définition reposa sur une barre de platine iridié conservée à Sèvres, près de Paris, dont des copies furent réparties entre les États signataires. En 1960, le mètre fut redéfini comme 1 650 763,73 longueurs d’onde de la lumière orangée émise par le krypton 86.
La définition actuelle date de 1983 et présente la particularité de fixer une autre grandeur. La vitesse de la lumière dans le vide est fixée à exactement 299 792 458 mètres par seconde, et le mètre en découle : c’est la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde. La vitesse de la lumière n’est donc plus mesurée ; c’est une constante définie, et les progrès de la métrologie affinent désormais le mètre, non la vitesse.
L’unité sert dans le monde entier à exprimer les dimensions des bâtiments, les pistes d’athlétisme, les bassins de natation, la profondeur de l’eau, les tissus et les cordages. Seuls quelques pays conservent les unités impériales pour l’usage courant, et le mètre y domine malgré tout les sciences et la médecine.
Quelques repères du quotidien aident à se représenter l’échelle. Une porte intérieure standard mesure environ deux mètres de haut. L’enjambée d’un adulte avoisine les trois quarts de mètre, ce qui fait du comptage des pas une estimation de distance acceptable. La largeur d’une voie de circulation se situe entre trois et trois mètres cinquante dans la plupart des pays.
Un mètre équivaut à 100 centimètres, 1000 millimètres ou 0,001 kilomètre. Cela représente environ 3,28084 pieds, soit 39,3701 pouces.
L’ångström est une unité de longueur valant un dix-milliardième de mètre, soit 0,1 nanomètre. Il tire son nom d’Anders Jonas Ångström, le physicien suédois qui l’employa dans sa carte du spectre solaire de 1868. Son symbole est Å, une lettre empruntée à l’alphabet suédois.
L’ångström subsiste parce qu’il correspond à l’échelle des atomes. Un atome d’hydrogène a un rayon d’environ 0,5 Å. Une liaison simple carbone-carbone mesure à peu près 1,5 Å. Exprimer ces valeurs en nanomètres donne des décimales malcommodes ; cristallographes, spectroscopistes et biologistes structuraux continuent donc de préférer l’ancienne unité. Les structures de protéines déposées dans les bases publiques sont encore décrites par leur résolution en ångströms, et une structure résolue à mieux que 2 Å est jugée de grande qualité.
Les longueurs d’onde de la lumière visible tombent également dans une plage commode. Le rouge se situe vers 7000 Å et le violet vers 4000 Å. Les longueurs d’onde des rayons X se regroupent autour de 1 Å, ce qui explique précisément pourquoi la diffraction des rayons X révèle l’espacement atomique : la sonde et la cible ont la même taille.
L’ångström ne fait pas partie du Système international d’unités. Le BIPM le range parmi les unités admises avec le SI mais en déconseille les nouveaux emplois, préférant le nanomètre ou le picomètre. Cette recommandation a eu peu d’effet dans les domaines où l’unité est solidement installée. La fabrication des semi-conducteurs en offre une illustration nette. Les nœuds de gravure ont été désignés en nanomètres pendant des décennies mais, à mesure que les motifs rétrécissaient, l’industrie s’est mise à donner l’épaisseur de l’oxyde de grille en ångströms, et Intel a baptisé une génération de sa technologie l’ère Angstrom.
La lecture de la littérature scientifique ancienne demande de la prudence. Avant d’être rattaché au mètre, l’ångström était défini par rapport à une raie spectrale déterminée du cadmium, et les valeurs publiées au début du XXe siècle peuvent différer légèrement des valeurs actuelles. L’Union astronomique internationale adopta cette définition spectroscopique en 1907, et elle demeura en vigueur jusqu’à la redéfinition du mètre par rapport au krypton en 1960. L’écart est faible mais réel, et il compte lorsqu’on compare des mesures spectrales anciennes aux mesures d’aujourd’hui.
La conversion est immédiate. Un ångström équivaut à 10-10 mètre, 0,1 nanomètre ou 100 picomètres. Dix ångströms font un nanomètre.