questions sur la lumière et le soleil.

bonjour à tous,

je crée ce sujet pour exposer quelques questions qui me travail en ce moment sur la lumière.

je vais schématiser de façon simpliste avec des chiffres bidon.

nous savons que les étoiles, le soleil, envoi de la lumière sous forme de photon en permanence et dans toute les directions.

seul une petite parti de ses photons arrivent jusqu’à nous et que nous voyons et mesurons.

ma première question est lié au fait que la lumière est diffusé non dans une direction comme avec un laser mais dans toute les directions de manière graduel ou angulaire ( je ne sait si le terme est bien choisit) et donc la lumière que nous observons nous arrive du soleil de manière plus écarté qu'à son départ ce qui veut dire que la lumière que nous voyons, ou pour faire plus simple, la taille du soleil que nous voyons ne correspond pas à la réalité en rapport de la distance qui nous sépare.

en effet, il pourrait être plus près de nous et plus petit ou plus loin et plus gros que nous ne saurions pas faire la différence à l’œil, j'aimerais donc comprendre comment on détermine sa distance?

ensuite, comme je l'ai dit plus haut, une étoile diffuse sa lumière dans toute les directions et en permanence et nous pouvons constater qu'en réalité nous ne voyons qu'une infime parti de la lumière que dégage une étoile, disons 1 pour 1000 pour pas que les chiffres nous fassent tourner la tête, et donc chaque étoile envoient dans notre direction ce 1/1000 que nous jaugeons.

(en fait plus elle est loin plus ce rapport augmente me semble il, 1/10000, 1/10000000, etc... mais simplifions)

nous somme d'accord que la lumière ne venant pas vers nous, nous ne la voyons pas et donc la mesurons pas, en tout cas de manière direct. 

l'univers est donc remplis, en permanence grasse au étoiles, de photons et donc d'énergie que nous ne voyons pas.

il m'en découle un certain nombre de question.

savons nous calculer cette quantité de lumière qui traverse l'espace en permanence et que nous ne voyons pas?

si oui , cette énergie pourrait elle correspondre à ce que l'on appel l'énergie sombre mais à priori non?

un photon finit il par s'arrêter dans l'espace ou à il une distance maximum à parcourir avant de s'arrêter, à priori non dans le vide?

à quel distance d'une étoile les photons serait il suffisamment écarté pour que l'on ne puisse plus en voir qu'aléatoirement, ou encore à quel distance la lumière de notre soleil ne pourrait plus être visible et nous faire deviner cette étoile? (je dis le soleil car bien évidemment chaque étoile est différente et n’envoie pas la même quantité de photon, encore qu'une loi physique pourrait déterminer une constante de photon au "mètre carré/ la distance" quelle que soit l'étoile par exemple mais je pense que c'est plus en rapport de son activité par rapport à sa taille.)

je crois que ça fait déjà pas mal de question alors je vais en rester là et vous laisser répondre si vous le pouvez.

bon alors j'ai déjà une première explication qui me fait saigner du nez (surtout à cause des maths) et qui m'a fait réfléchir à une première erreur de ma part.

mon erreur à été de pensez trop hâtivement que la lumière ne part pas du centre du soleil dans toute les directions mais de en tout point de la surface du soleil dans toute les directions comme des nuées de feu d'artifice.

cette simple explication change déjà tout . en premier lieu que l'ombre de la terre ne forme pas un cône grandissant mais au contraire décroisant. ( je le savais, c'est juste que parfois je ne me concentre pas asse )

donc pour la première question, le principe que j'énonçais plus haut sur le fait du rapport distance/taille du soleil reste vrai et c'est donc par de savant et ingénieux système que cette distance à été mesuré.

je résume un peu vite mais je vais mettre un document après, d'abord on à mesuré par des calcul d'angle la distance et la taille de la lune, connaissant bien sur les mesures de la terre, puis les mesures d'autre planètes tournant autour du soleil et enfin par les mathématique on en à déduit la distance terre-soleil qui à été vérifié ensuite par d'autre méthode de plus en plus complexe.

ce lien vous sera plus clair et concis.

https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/cdroms/stages15-16/syssol/distances_terre/STAGE_SOLEIL.pdf

pour la suite ça ne change pas grand choses à mes question sauf que maintenant j'imagine des photons complètement indisciplinés, qui parte dans tout les sens, c'est pire que la guerre des étoiles mais bon, on ne voit avec nos yeux toujours que ceux qui vienne d'une direction précise.

par contre , dans 10 cm2 d'espace ça doit être un bouillon de culture de particule et de photon qui se balade dans tout les sens, des migrant sans papier qu'on sait pas d'ou ils viennent, par là, moi par là, alpha centory , hé toi, bas moi 20 parsec, un trou perdu à droite du soleil là....hé, laissez passer, brigade du soleil, écartez vous y un convoi solaire prioritaire...ffrrruuuutt, envoyez les gamas pour éviter des débordement de bosons...

hum, bon, question suivante.

 savons nous calculer cette quantité de lumière qui traverse l'espace en permanence et que nous ne voyons pas?

Citation

ma première question est liée au fait que la lumière est diffusée non dans une direction comme avec un laser mais dans toutee les directions de manière graduelle ou angulaire ( je ne sais si le terme est bien choisit)

… il est effectivement mal choisi, mais on comprend tout de même ce que tu veux dire.
Hé bien Thalès, l’homme au célèbre théorème, avait déjà, il y a plus de 2500 ans, compris que contrairement à ce que tu penses, les rayons qui nous parviennent du Soleil, sont parallèles entre-eux. Et cela, sans avoir les connaissances dont nous disposons aujourd’hui. Et il s’est servi de cette hypothèse (le parallélisme des rayons lumineux venants du Soleil) pour calculer la hauteur d’une pyramide en Egypte.
D’autre part, il ne faut pas trop se fier à nos sens. Aussi utile qu’elle soit, la vue est un instrument très grossier. La lumière visible, celle que nos yeux perçoivent n’est qu’une infime partie de l’énergie que transportent les photons. Aux fréquences supérieures, rayons X, rayons gamma et au delà l’énergie de ces photons est considérablement plus grande.
Mais tu as raison de dire que l’Univers est rempli d’énergie, et celle que nous captons de la Terre est sensiblement du même ordre de grandeur que la taille de la Terre par rapport à celle de l’ Univers. Soit quasiment rien !
Pourtant, les astronomes savent quantifier cette énergie, par exemple, on sait évaluer la quantité de matière que perd (sous forme d’énergie) le Soleil. Tu trouveras facilement sur Internet les chiffres exprimés en centaines de milliers de tonnes par seconde que dissipe notre misérable petit soleil. On sait aussi évaluer le nombre d’étoiles moyen par galaxie et celui des galaxies contenues dans l’Univers, on sait donc évaluer l’énergie totale véhiculée par ces vecteurs d’énergie que sont les photons. Et je t’avoue que je n’ai pas la moindre idée du nombre représentant cette énergie, mais ce dont je suis sur, c’est que le voir écrit sur une feuille de papier ne nous instruirait pas beaucoup tant ce nombre doit-être inimaginable !!!

Note, mon texte est approximatif, je ne tiens pas compte de la loi en 1/(d au carré) mais on ne va pas chipoter pour quelques petits Joules oubliés par le calcul.

Et, oublie la mystérieuse matière noire : elle n'a rien à voir dans cette histoire.

il y a une heure, azad2B a dit :

… il est effectivement mal choisi, mais on comprend tout de même ce que tu veux dire.
Hé bien Thalès, l’homme au célèbre théorème, avait déjà, il y a plus de 2500 ans, compris que contrairement à ce que tu penses, les rayons qui nous parviennent du Soleil, sont parallèles entre-eux. Et cela, sans avoir les connaissances dont nous disposons aujourd’hui. Et il s’est servi de cette hypothèse (le parallélisme des rayons lumineux venants du Soleil) pour calculer la hauteur d’une pyramide en Egypte.

merci pour ton intervention.

une question, sont ils vraiment parallèle ou il y à un infime décalage en rapport de la distance? parce que sinon j'ai du mal à comprendre comment le soleil peut éclairer des astres de tout côté, enfin tu me comprend, une boule de feu ça ne peut pas envoyer de la lumière parfaitement que dans une direction, ce parallélisme ne peut être qu'une illusion en rapport de la distance d'ou ils proviennent.

et le cône de l"ombre de la terre démontre bien que des rayons proviennent du soleil avec des angles différents.

dans le lien que j'ai mis au 2è post il est expliqué justement que cette erreur faisait penser à cette époque que l'ombre de la terre était cylindrique au lieu de conique.

je pense qu'il ne faut pas confondre parallèle et convergeant . par rapport à la distance du soleil ou nous somme, ce dernier ne nous envoi pas de rayons arrivant tout azimut mais tout de même de différent angle sellons du point ou il part du soleil.

en fait il est très probable même que ce soit pour cela même qu'on les voit.

Citation

D’autre part, il ne faut pas trop se fier à nos sens. Aussi utile qu’elle soit, la vue est un instrument très grossier. La lumière visible, celle que nos yeux perçoivent n’est qu’une infime partie de l’énergie que transportent les photons. Aux fréquences supérieures, rayons X, rayons gamma et au delà l’énergie de ces photons est considérablement plus grande.

je suis d'accord, c'est pour l'image, par contre je pensais que les photons était des photons, pas des particules similaire mais différentes comme ceux que tu cite. il me semble qu'ils ont une fréquence ondulatoire différente mais aussi une composition différente.

je parle donc juste de lumière visible pour imager, pour que ce soit plus simple à comprendre.

Citation

Mais tu as raison de dire que l’Univers est rempli d’énergie, et celle que nous captons de la Terre est sensiblement du même ordre de grandeur que la taille de la Terre par rapport à celle de l’ Univers. Soit quasiment rien !
Pourtant, les astronomes savent quantifier cette énergie, par exemple, on sait évaluer la quantité de matière que perd (sous forme d’énergie) le Soleil. Tu trouveras facilement sur Internet les chiffres exprimés en centaines de milliers de tonnes par seconde que dissipe notre misérable petit soleil. On sait aussi évaluer le nombre d’étoiles moyen par galaxie et celui des galaxies contenues dans l’Univers, on sait donc évaluer l’énergie totale véhiculée par ces vecteurs d’énergie que sont les photons. Et je t’avoue que je n’ai pas la moindre idée du nombre représentant cette énergie, mais ce dont je suis sur, c’est que le voir écrit sur une feuille de papier ne nous instruirait pas beaucoup tant ce nombre doit-être inimaginable !!!

Note, mon texte est approximatif, je ne tiens pas compte de la loi en 1/(d au carré) mais on ne va pas chipoter pour quelques petits Joules oubliés par le calcul.

oui, j'ai une idée de tout ça à mon niveau de compréhension, ce qui m'intéresse serait de connaitre que, l'énergie dut aux photons de lumière, pas à celle de la matière ou de la gravité ou autre.

mais merci de participer à mes réflexions et à m'apporter des réponses.

il y a 16 minutes, Lugy Lug a dit :

en fait il est très probable même que ce soit pour cela même qu'on les voit.

je rajouterais même que la terre tournant autour du soleil coupe en permanence ces rayons donc si ils étaient parallèles comment la terre pourrait elle être éclairé en permanence? théorie de la terre plate??? non, ce n'est pas cohérent.

Bien sûr, que les rayons ne sont pas rigoureusement parallèles, mais l'écart entre deux de ces rayons mesurés sur Terre est insignifiant. Si tu mesurait la distance séparant, au sol, l'ombre de deux piquets distants même d'une centaine de mètres, tu les trouverais parallèles. Il serait en outre faux de croire qu'entre deux de ces rayons, même très proches l'un de l'autre, il n'y a pas de lumière car une portion même petite de la surface solaire peut-être considérée comme un plan rayonnant très homogène et très dense. Et un appareil de mesure, complètement irréalisable d'ailleurs, dont le système capteur aurait la taille d'un seul photon, continuerait à enregistrer la présence de photons de façon continue.

En fait tu semble tout simplement oublier deux choses, la notion de parallaxe et les distances en jeu. Regarde une étoile la nuit, tu vas voir un point lumineux et tu pourrais penser qu'il s'agit d'un rayon unique émis par quelque chose comme un pointeur laser, et pourtant une autre personne située à 500 km de toi, verrait la même étoile exactement comme tu la voit. Et entre ces deux observateurs, tu pourrais en mettre un nombre infini et tous verront la même étoile, il n'y aura pas de points où cette étoile serait invisible. Et cela pour une étoile située à peut-être 50 années lumière. Ce qui montre bien que le défaut de parallélisme est tellement petit, qu'il est négligeable.

Bonjour,

Une infime proportion des rayons émanent du Soleil sont paralèles. Le soleil émet des rayons dans toutes les directions. Mais ceux que nous percevons directement ont une inclinaison négligeable.

Bien sûr, mais seuls ceux que nous recevons sur Terre sont à considérer et on peut admettre que ceux là sont parallèles.

Mais bien entendu, on ne prend pas en considération les éventuelles perturbations qui pourraient détruire ce parallélisme relatif. Par exemple, poussières ou nuages gazeux entre le soleil et la Terre et encore les diffractions dues à notre atmosphère.

Je n'ai pas le temps de répondre avant ce soir.

Je vais seulement préciser que l'énergie dégagée par le soleil correspond à une perte de masse d'environ 4 millions de tonnes par seconde. et notre soleil est une étoile plutôt petite. Sachant qu'il y a environ 200 milliards d'"étoiles dans notre galaxies et qu'il y a environ 200 milliards de galaxies dans notre univers, on voit le nombre fantastiques de tonnes de matière convertie en lumière chaque second.

Cette énergie est distribuée en photons gamma, X, UV, Visibles, IR et ondes radio...

Des photons il y en a un nombre fantastique dans tout l'univers.

Pour simplifier, ils vont tous en ligne droite sauf ceux qui passent près des masses où alors ils prennent une trajectoire déviée pour repartir en ligne droite.

Il y a 5 heures, azad2B a dit :

Bien sûr, que les rayons ne sont pas rigoureusement parallèles, mais l'écart entre deux de ces rayons mesurés sur Terre est insignifiant. Si tu mesurait la distance séparant, au sol, l'ombre de deux piquets distants même d'une centaine de mètres, tu les trouverais parallèles. Il serait en outre faux de croire qu'entre deux de ces rayons, même très proches l'un de l'autre, il n'y a pas de lumière car une portion même petite de la surface solaire peut-être considérée comme un plan rayonnant très homogène et très dense. Et un appareil de mesure, complètement irréalisable d'ailleurs, dont le système capteur aurait la taille d'un seul photon, continuerait à enregistrer la présence de photons de façon continue.

En fait tu semble tout simplement oublier deux choses, la notion de parallaxe et les distances en jeu. Regarde une étoile la nuit, tu vas voir un point lumineux et tu pourrais penser qu'il s'agit d'un rayon unique émis par quelque chose comme un pointeur laser, et pourtant une autre personne située à 500 km de toi, verrait la même étoile exactement comme tu la voit. Et entre ces deux observateurs, tu pourrais en mettre un nombre infini et tous verront la même étoile, il n'y aura pas de points où cette étoile serait invisible. Et cela pour une étoile située à peut-être 50 années lumière. Ce qui montre bien que le défaut de parallélisme est tellement petit, qu'il est négligeable.

je n'oublie rien, on dit la même chose sauf que je force le trait exprès pour imager.

Il y a 4 heures, Genesiis a dit :

Bonjour,

Une infime proportion des rayons émanent du Soleil sont paralèles. Le soleil émet des rayons dans toutes les directions. Mais ceux que nous percevons directement ont une inclinaison négligeable.

on est d'accord.

Je crois bien que tu as mal assimilé le rôle des photons. Il faut toujours garder à l'esprit que tout est photon quand il y a rayonnement électromagnétique. Ton portable émet des photons, l'émetteur TV ou de radio du coin aussi, toi même avec tes petits 37°C tu en émet sous la forme d'infra-rouge. Et à l'instar de toutes les autres étoiles, le Soleil balance ses photons autour de lui. Et il en émet dans un spectre très large qui va des ondes radio ultra longues aux et s'étend ensuite aux fréquences les plus élevées de la gamme électro-magnétique que l'on sache produire, atteint les rayons X puis viennent les infra-rouges, et la lumière, mais ça ne dure pas très longtemps, arrivent les ultra-violets, et c'est fini pour nous, nous ne sentons plus rien et ne voyons plus rien. Pourtant ça continue, toujours plus haut en fréquence, et plus élevé en terme d'énergie transmise. Selon la très célèbre relation due à Planck. Les photons, n'interagissent pas entre eux, il n'ont aucune raison durant leur voyage de s'approcher les uns des autres, ni de s'écarter par répulsion. Ils continuent en ligne droite, tant que l'espace qu'ils parcourent reste approximativement Euclidien. Selon leur énergie, ils peuvent, s'ils rencontrent une particule dans l'espace inter agir avec elle et provoquer d'autres rayonnement ou des diffractions. Toute cette énergie peut être évaluée dans l' Univers puisque l'on a une petite idée du nombre d'étoiles dans une galaxie et aussi du nombre de galaxie dans l'Univers. Comme je te l'ai dit plus haut, il reste impossible de connaître sa valeur avec précision, et vouloir continuer à en discuter ne mènerait à rien.

Donc pour conclure : les rayons lumineux que nous recevons sur Terre et que nous cherchons à définir, comme par exemple dans un laboratoire, peuvent être considérés comme parallèles, et ils transportent une énergie parfaitement quantifiable. Pour moi, le sujet est clos.

A plus.