On peut voir la lumière comme un flux de photons, se déplaçant à 300 000 km/s. Ces photons "vibrent" plus ou moins vite tout en se déplaçant. Cette vibration, couplée à leur déplacement, fait qu'ils décrivent des "vagues", ayant une certaine taille qu'on appelle "longueur d'onde". Plus un photon vibre vite, plus il contient d'énergie, et plus les vagues seront rapprochées, donc courtes.
Plus un photon a d'énergie, plus sa longueur d'onde est faible.
Un objet chaud, comme une étoile, ou le filament d'une ampoule, contient de l'énergie thermique. Cet objet peut être amené à rejeter son énergie vers l'extérieur, en émettant de la lumière, donc des photons.
Au cours des siècles, et notamment au XIXème, la communauté scientifique a eu beaucoup de difficultés à trouver un moyen de prédire quelles longueurs d'onde étaient émises par des objets à une température donnée. Plusieurs modèles ont été proposés.
Sur le graphique ci-dessous ont été représentées différentes courbes, correspondant à divers modèles, historiques ou non. Certains correspondent davantage à la réalité que d'autres... À vous de choisir le meilleur !
Dans cet ancien modèle historique, plus la longueur d'onde est faible, plus l'intensité lumineuse est élevée. Celle-ci peut atteindre des valeurs infinies.
Dans ce modèle très simple, le pic d'émission d'un objet à la température T se trouve à la longueur d'onde λmax,triangle telle que :
avec λmax,triangle en mètres et T en Kelvins.
Dans ce modèle plus élaboré, le pic d'émission d'un objet à la température T se trouve à la longueur d'onde λmax,parabole telle que :
avec λmax,parabole en mètres et T en Kelvins.
Dans ce modèle, le pic le pic d'émission d'un objet à la température T se trouve à la longueur d'onde λmax,Planck telle que :
avec λmax,planck en mètres et T en Kelvins.
Des molécules de gaz, placées sur le trajet d'un photon, peuvent absorber un photon si celui-ci a la bonne longueur d'onde. En termes très simples la conséquence est que la longueur d'onde correspondante "disparaît" de la lumière puisqu'elle a été "mangée" par le gaz.
Sur un spectre, un "trou" sera visible là où du rayonnement a été absorbé.
Voici un tableau répertoriant certains gaz ainsi que les longueurs d'onde qu'ils absorbent facilement :
| Gaz | O2 | CO2 | H2O | CH4 |
|---|---|---|---|---|
| Longueurs d'onde absorbées | 0.75 µm ; 10 µm | 15 µm, 4 µm | 3 µm ; 7 µm ; 20 µm | 4 µm |
Le champ de pesanteur d'une planète représente l'intensité de la gravité à sa surface, autrement dit, sa capacité à attirer à elle les objets à sa surface.
Un champ de pesanteur trop faible ou trop élevé peut perturber le corps d'un être vivant : fatigue exagérée en cas de champ élevé, fragilité des os, problèmes circulatoires en cas de champ trop faible...
Le champ peut être exprimé en N.kg-1, ou en g ; ne pas confondre avec l'unité "gramme !" Ici 1 g (prononcer "gé") représente l'intensité du champ de pesanteur à la surface de la Terre : 1 g = 9,81 N.kg-1
Le champ de pesanteur dépend de la masse de la planète ainsi que de ses dimensions. Ainsi le champ de pesanteur, en N.kg-1, d'une planète de masse m (en kg) et de rayon R (en mètres), se calcule de la manière suivante :
avec G = 6,67 x 10-11 N.m2.kg-1, la constante universelle de gravitation.