Espace (cosmologie)

Ne doit pas être confondu avec Univers.

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L'espace est l'étendue au delà de l'atmosphère terrestre et entre les objets célestes. La densité de matière y est extrêmement faible et constitue donc un vide presque parfait, la matière restante y étant essentiellement du plasma d'hydrogène et d'hélium. L'espace est par ailleurs traversé de radiations électromagnétiques, de rayons cosmiques, de neutrinos, de champs magnétiques et de poussière. La température de l'espace, telle que déduite du fond diffus cosmologique, est d'environ 2,7 kelvins (soit −270 °C).

Le plasma entre les galaxies représente environ la moitié de la matière ordinaire dans l'univers, d'une densité numérique de moins d'un atome d'hydrogène par mètre cube, et d'une température cinétique de plusieurs millions de kelvin. L'essentiel du reste de la masse-énergie de l'univers observable est d'une nature inconnue : la matière noire et l'énergie sombre. L'espace est subdivisé en régions avec du plus petit au plus grand l'espace interplanétaire, l'espace interstellaire, et l'espace intergalactique, ce dernier représentant l'essentiel du volume de l'univers. Il existe néanmoins des vides encore plus grands entre les filaments galactiques.

Par convention la ligne de Kármán à 100 kilomètres d'altitude au-dessus du niveau de la mer est considérée comme le début de l'espace extra-atmosphérique, bien que les couches les plus fines de l'atmosphère terrestre dont la thermosphère et l'exosphère s'étendent bien au delà. L'idée que l'étendue entre les objets célestes est faite de vide est née de la découverte de la pression atmosphérique et de sa diminution avec l'altitude au XVIIe siècle ; et son échelle immense lorsqu'est mesurée la distance jusqu'à la galaxie d'Andromède, puis la taille de l'univers observable grâce à l'étude du fond diffus cosmologique, au XXe siècle.

L'espace est d'abord approché par des ballons au début du XXe siècle, puis exploré grâce aux fusées : la V2 est le premier objet artificiel à atteindre l'espace à 1944, Spoutnik 1 le premier satellite artificiel de la Terre en 1957, Luna 1 la première sonde spatiale à atteindre l'espace interplanétaire en 1959, Youri Gagarin le premier humain à réaliser un vol spatial en 1961, et Voyager 1 la première sonde à atteindre l'espace interstellaire en 2012. Depuis 2000 des astronautes vivent en permanence dans l'espace à bord de la station spatiale internationale (ISS) en orbite basse autour de la Terre, malgré l'hostilité extrême de ce milieu à la vie humaine. Le cadre du droit de l'espace est le Traité de l'espace de 1967, qui définit l'espace comme un bien commun de l'humanité.

Frontières terrestres

Du fait de l'absence de limite nette de l'atmosphère terrestre, on peut définir de différentes façons la limite entre l'atmosphère et l'espace. Ainsi, la Fédération aéronautique internationale a établi la ligne de Kármán à une altitude de 100 km comme définition effective de cette frontière, alors que dans le milieu astronautique, une personne qui se déplace au-delà d'une altitude de 80 km est désignée astronaute, cosmonaute, etc. suivant sa nationalité (dans ce cas, la thermosphère est considérée comme la limite de l'atmosphère). L'altitude de 120 km marque la frontière où les effets atmosphériques lors d'un retour d'orbite deviennent non négligeables.

La densité de l'atmosphère et sa composition en fonction de l'altitude évoluent de manière progressive.

• Niveau de la mer - Pression atmosphérique moyenne proche de un bar (conventionnellement 1013 hPa pour le modèle d'atmosphère standard ISO).
• 4,6 km (15 000 pieds) - La FAA décrit comme nécessaire l'apport supplémentaire en oxygène pour les pilotes et passagers d'aéronefs.
• 5,3 km (17 400 pieds) - La moitié de la masse de l'atmosphère terrestre se situe sous cette altitude.
• 5,5 km (18 000 pieds) - 0,5 bar, la moitié de la pression atmosphérique.
• 8,8 km (29 035 pieds) - Sommet de l'Everest, point culminant sur Terre.
• 9 km (29 500 pieds) - Altitude la moins élevée atteinte usuellement dans les zones polaires par la tropopause.
• 16 km (52 500 pieds) - Une combinaison stratosphérique est nécessaire, en l'absence d'un habitacle pressurisé (ou s'il a une défaillance).
• 18 km (59 000 pieds) - Altitude la plus élevée atteinte usuellement dans la zone intertropicale par la tropopause, frontière entre la troposphère et la stratosphère.
• 20 km (65 600 pieds) - À la pression de cette altitude, l'eau bout à température ambiante (ce qui n'est pas le cas des fluides corporels humains soumis à une pression différente dans le corps).
• 32 km (105 000 pieds) - Aucun turboréacteur ne peut fonctionner, par manque de pression d'air.
• 34,7 km (114 000 pieds) - Record d'altitude pour un vol habité en ballon.
• 39 km (128 100 pieds) - Record d'altitude pour un vol habité en capsule.
• 41 km (135 000 pieds) - Record du saut en chute libre par Alan Eustace.
• 45 km (148 000 pieds) - Aucun statoréacteur ne peut fonctionner, par manque d'oxygène.
• 50 km (164 000 pieds) - Frontière entre la stratosphère et la mésosphère.
• 53 km (174 000 pieds) - Record d'altitude pour un vol inhabité en ballon.
• 80 km (262 000 pieds) - Frontière entre la mésosphère et la thermosphère, c'est donc ici que débute l'ionosphère.
• 100 km (328 084 pieds) - Ligne de Kármán, qui définit la limite de l'espace selon la Fédération aéronautique internationale. Les surfaces aérodynamiques ne fonctionnent plus par l'absence de pression atmosphérique.
• 120 km (400 000 pieds) - Premiers effets notables de l'atmosphère lors de retours de vols en orbite.
• 200 km - Orbite la plus basse permettant une stabilité à court terme (quelques jours).
• 350 km - Orbite la plus basse permettant une stabilité à long terme (quelques années).
• 690 km - Frontière entre la thermosphère et l'exosphère.

Notes et références

Voir aussi