Ordre de grandeur (longueur) - Définition

Introduction

Cet article liste les ordres de grandeur de longueur que l'on retrouve dans la nature et illustre certaines de ces grandeurs par un exemple qui permet au lecteur de visualiser la dimension présentée.

Ordres de grandeur

Taille subatomique

Les ordres de grandeur des particules et des atomes (tailles inférieures à 1 nm, soit 10^-9 m) :

• < 10^-18 m : taille d'un électron, d'un quark ;
• 10^-15 m = 1 fm : taille approximative d'un nucléon (proton, neutron) ;
• 10^-14 m : taille approximative du noyau d'un atome ;
• 10^-10 m = 0,1 nm = 1 Å : ordre de grandeur du rayon d'un atome (entre 0,25 Å pour l'hydrogène et 2,25 Å pour le césium) ;
• 10^-9 m = 1 nm : ordre de grandeur de la distance interatomique dans un cristal ou une molécule ; rayon de la double hélice de l'ADN.

Taille nanométrique : 10^-9 m , 10^-8 m, 10^-7 m

Ordre de grandeur des plus petites espèces vivantes (de l'ordre de 1 nm à 1 µm, soit 10^-9 à 10^-6 m) :

• 10^-8 m : les virus ont une taille allant de 20 à 450 nm
• 10^-7 m : la longueur d'onde de la lumière visible s'étend de 380 à 740 nm

Taille micrométrique

Ordre de grandeur des cellules (de l'ordre de 1 µm à 1 mm, soit 10^-6 à 10^-3 m) :

• 10^-6 m : une bactérie mesure de 1 à 10 µm
• 10^-4 m : un cheveu mesure à peu près 80 µm de diamètre

Taille humaine

Ordre de grandeur des longueurs courantes dans le domaine humain (de l'ordre de 1 mm à 1 km, soit 10^-3 à 10³ m) :

• 10^-2 m = 1 cm :
  • ordre de grandeur de la plupart des insectes sociaux : fourmis, abeilles, termites ;
  • ordre de grandeur des composants électroniques.
• 10⁰ m = 1 m :
  • un volume de 1 000 L est contenu dans un cube de 1 m d'arête ;
  • la taille humaine moyenne est d'environ 1,6 m pour une femme et 1,8 m pour un homme ;
  • dans une habitation française typique, la hauteur de plafond des pièces est d'environ 2,5 m.
• 10¹ m = 10 m :
  • sur certaines côtes, l'amplitude des marées peut atteindre 10 m ;
  • lors du tsunami du 26 décembre 2004, certaines vagues ont atteint 15 m de hauteur.
• 10² m = 100 m :
  • 100 m est la longueur du côté d'un stade ;
  • 400 m est la circonférence d'un stade d'athlétisme ;
  • le plus haut gratte-ciel, Burj Dubaï, fait 818 m de haut.

Taille planétaire

Ordre de grandeur des phénomènes géologiques (de l'ordre de 1 à 100 000 km, soit 10³ à 10⁸ m) :

• 10³ m = 1 km :
  • hauteur du mont Blanc : 4 808 m ;
  • hauteur de l'Everest : 8 850 m.
• 10⁴ m = 10 km :
  • l'épaisseur de l'atmosphère terrestre est d'environ 90 km.
• 10⁷ m = 10 000 km :
  • diamètre de la Terre : environ 13 000 km ;
  • circonférence de la Terre : environ 40 000 km.

Taille interplanétaire

Ordre de grandeur des distances entre planètes dans le système solaire (de l'ordre de 100 000 à 10 milliards de km, soit 10⁸ à 10¹³ m) :

• 10⁸ m = 100 000 km :
  • distance parcourue par la lumière en une seconde : 300 000 km ;
  • distance moyenne entre la Terre et la Lune : 384 000 km.
• 10¹¹ m = 100 millions de km :
  • distance moyenne entre la Terre et le Soleil : 150 millions de km, soit 1 ua.
• 10¹² m = 1 milliard de km :
  • demi-grand axe de l'orbite de Pluton : 5,9 milliards de km, soit 39,5 ua.
• 10¹³ m = 10 milliards de km :
  • rayon du système solaire : 14,4 milliards de km, soit 93 ua.

Taille interstellaire

Ordre de grandeur des distances entre les étoiles dans notre Galaxie (de l'ordre de 10¹⁶ m) :

• une année-lumière, la distance parcourue par la lumière en une année, vaut environ 9,5×10¹⁵ m (9 500 000 000 000 km), soit environ 63 000 ua ;
• un parsec vaut environ 3,18×10¹⁶ m ou 3,26 années-lumière, soit à peu près 206 000 ua ;
• Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche du Soleil, se trouve à environ 4×10¹⁶ m (1,3 parsec, 4,28 années-lumière).

Taille intergalactique

Ordre de grandeur des distances galactiques (supérieures à 10¹⁸ m) :

• 10¹⁹ m :
  • la Voie lactée a une épaisseur de 1 500 années-lumière (1,4 × 10¹⁹ m)
• 10²⁰ m :
  • le Soleil se trouve à 28 000 années-lumière du centre de la Voie lactée (2,6×10²⁰ m)
  • la Voie lactée a un diamètre de 100 000 années-lumière (9,5×10²⁰ m)
• 10²² m :
  • la galaxie d'Andromède se trouve à 2,36 millions d'années-lumière de la Voie Lactée (2,2×10²² m)
• 10²⁶ m :
  • la plus grande distance observable dans l'univers est d'environ 13,7×10⁹ années-lumière (1,3×10²⁶ m)