Unité astronomique
de longueur
Informations
Système Système astronomique d'unités
Unité de… longueur
Symbole
  • au (recommandé par l'UAI depuis 2012 et seul agréé par le BIPM ; usuel en anglais et dans d'autres langues) ;
  • ua (autrefois recommandé par l'UAI, jusqu'en 2012 ; encore usité en français et dans d'autres langues) ;
  • AU et UA (parfois aussi utilisés).

L’unité astronomique de longueur[1], ou de façon plus usuelle unité astronomique (en anglais : astronomical unit (of length)[2]), 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. Elle est encore couramment notée « au », « AU », « ua » ou « UA », où « au » est en fait la seule notation agréée par le Bureau international des poids et mesures[3], et ce depuis 2012[1] ; « ua » était la notation recommandée par l’Union astronomique internationale avant 2012[4].

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 28e assemblée générale de l’Union astronomique internationale, tenue fin à Pékin, en Chine, l’unité astronomique est définie comme valant exactement 149 597 870 700 m (valeur fixe recommandée)[2] (soit 149,6 Gm, 4,848 1 × 10−6 pc[note 1], ou 15,812 × 10−6 al). Une année-lumière vaut donc approximativement 63 241 unités 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 — autrement dit, le demi-grand axe de l'orbite de la Terre.

En anglais, et dans quelques autres langues, le symbole « AU » ou « au » est employé et l’Union astronomique internationale a recommandé lors de sa 28e Assemblée 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 ISO/IEC 80000 et l’Union astronomique internationale. La notation « ua » reste fréquente en français.

1976

En 1976, lors de la XVIe Assemble générale de l'Union astronomique internationale, l'unité astronomique est définie comme suit[5] :

L’unité astronomique de longueur ou unité de distance (A) est la longueur pour laquelle la constante de la gravitation de Gauss (k) prend la valeur 0,017 202 098 95 quand les unités de mesure sont les unités astronomiques de longueur, de masse [la masse solaire (S)] et de temps [le jour (D)]. Les dimensions de k2 [le carré de la constante gravitationnelle de Gauss] sont celles de la constante [universelle] de la gravitation (G), c'est-à-dire .

Mathématiquement, cette définition devient donc :

.

Ainsi définie, l'unité astronomique correspond à la distance au Soleil d’une particule de masse négligeable[note 2] sur une orbite non perturbée et qui aurait une période orbitale de 365,256 898 3 jours (une année gaussienne). Cette première définition officielle explicite de l’unité astronomique prend en compte l'évolution des mesures des distances, l’utilisation de k pour définir l’unité astronomique ayant été en usage depuis le XIXe siècle avant de devenir officielle en 1938[6].

Sa valeur recommandée est alors[5] :

,

soit 149 597 870 000 mètres.

Elle est obtenue comme suit[5] :

,

avec :

  • , la vitesse de la lumière dans le vide, égale à 299 792 458 mètres par seconde ;
  • , le temps de lumière pour une unité de distance, égal à 499,004 782 secondes.

Valeur mesurée

Résultats de mesures récentes
A en mètres Éphémérides
149 597 870 684 ± 30 JPL DE102
149 597 870 660 ± 2 JPL DE118, DE200
149 597 870 620 ± 180 Krasinsky 1993[7]
149 597 870 691 ± 6 JPL DE405[8]
149 597 870 691,2 ± 0,2 IAA EPM2000
149 597 870 697,4 ± 0,3 JPL DE410[9]
149 597 870 696,0 ± 0,1 IAA EPM2004
149 597 870 700,85… JPL DE414

Ces définitions, combinées à des observations radar et au suivi des sondes spatiales, ont permis d’évaluer l’unité astronomique à 149 597 870,700 ± 0,003 km.

Par vulgarisation, on considère qu’une unité astronomique mesure environ 150 millions de kilomètres. Cela représente un parcours d’une durée d’un peu plus de 8 minutes 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 15 mètres par siècle[10]. Comme dans le cas de la Lune qui s'éloigne de la Terre, ce phénomène est induit par les effets des marées qui ralentissent la rotation du Soleil et éloignent en conséquence progressivement les planètes afin de conserver le moment cinétique total du système[réf. nécessaire].

2012 - valeur exacte fixée

Lors de la 28e assemblée générale de l’Union astronomique internationale, tenue fin à Pékin, en Chine, l’unité astronomique est définie comme valant exactement 149 597 870 700 mètres[2],[11]. Cela représente un parcours d’une durée de 499 s (soit min 19 s) à la vitesse de la lumière dans le vide[12].

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.

Distances à l’intérieur du Système solaire

Distance moyenne des planètes du Système solaire au Soleil

(Ces valeurs sont arrondies au centième près.)

Autres distances moyennes au Soleil