| Nanomètres (nm) | Unités astronomiques (au) |
|---|---|
| 1 Nanomètre | 6.68458712227 × 10-21 au |
| 2 Nanomètres | 1.33691742445 × 10-20 au |
| 3 Nanomètres | 2.00537613668 × 10-20 au |
| 4 Nanomètres | 2.67383484891 × 10-20 au |
| 5 Nanomètres | 3.34229356113 × 10-20 au |
| 10 Nanomètres | 6.68458712227 × 10-20 au |
| 20 Nanomètres | 1.33691742445 × 10-19 au |
| 25 Nanomètres | 1.67114678057 × 10-19 au |
| 50 Nanomètres | 3.34229356113 × 10-19 au |
| 100 Nanomètres | 6.68458712227 × 10-19 au |
| Référence | Nanomètres (nm) | Unités astronomiques (au) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 297000000 nm | 1.98532 × 10-12 au |
| Average adult human height | 1.7 × 109 nm | 1.13638 × 10-11 au |
| A football pitch (length) | 1.05 × 1011 nm | 7.01882 × 10-10 au |
| A marathon | 4.2195 × 1013 nm | 0.000000282056 au |
| Height of Mount Everest | 8.849 × 1012 nm | 0.0000000591519 au |
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.
L’unité astronomique est une longueur valant exactement 149 597 870 700 mètres, soit près de 150 millions de kilomètres. Son symbole est au. Elle approche la distance moyenne entre la Terre et le Soleil et constitue la mesure usuelle des distances à l’intérieur du système solaire.
L’unité était à l’origine définie par cette relation orbitale plutôt que par un nombre fixe. Les définitions antérieures la rattachaient aux propriétés d’un corps hypothétique en orbite autour du Soleil, si bien que sa valeur dépendait de la constante gravitationnelle et devait être révisée à mesure que les mesures s’affinaient. L’Union astronomique internationale mit fin à cette dépendance en 2012 en fixant l’unité astronomique à un nombre exact de mètres. Le changement simplifia les calculs et supprima un inconvénient : une unité dont la longueur se déplaçait chaque fois qu’une constante physique était précisée.
En déterminer la valeur fut l’un des grands problèmes de l’astronomie d’observation. Les passages de Vénus devant le disque solaire, observés depuis des points très éloignés du globe, permettaient de trianguler la distance. Des expéditions furent montées pour les passages de 1761, 1769, 1874 et 1882, et le premier voyage de James Cook dans le Pacifique fut organisé autour de celui de 1769. La télémétrie radar vers Vénus dans les années 1960 finit par établir le chiffre bien plus précisément que toute méthode optique.
L’unité rend les distances du système solaire lisibles. Mercure orbite à 0,39 au, Mars à 1,52 au, Jupiter à 5,2 au et Neptune à 30,1 au. La ceinture de Kuiper s’étend jusqu’à environ 50 au. Voyager 1, l’objet humain le plus éloigné, a dépassé 165 au. La lumière met environ 499 secondes à parcourir une unité astronomique, de sorte que le Soleil se trouve à un peu plus de huit minutes-lumière.
Au-delà du système solaire l’unité devient malcommode, et les astronomes passent aux années-lumière et aux parsecs. Un parsec vaut 206 265 au.
La navigation spatiale exige que l’unité soit exacte et non approchée. Les trajectoires vers les planètes externes se calculent sur des distances de plusieurs dizaines d’unités astronomiques, et une erreur sur la longueur de l’unité elle-même se propagerait à tous les calculs de position. Fixer la valeur en 2012 a supprimé cette source de dérive dans les éphémérides utilisées pour la préparation des missions.
Une unité astronomique équivaut à 149 597 870,7 kilomètres, soit environ 92,956 millions de milles.