Réponse vérifiée
299 792 458m/s
La vitesse de la lumière dans le vide, notée c. Soit 299 792,458 km/s, arrondis à 300 000 km/s dans l’usage courant. Valeur exacte, sans incertitude : c’est elle qui définit le mètre, et non l’inverse.
Cette valeur est exacte, sans aucune incertitude de mesure. La 17e Conférence générale des poids et mesures l’a gravée dans le marbre en octobre 1983. Le mètre est depuis la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde.
Le piège de quiz est connu. Répondre 300 000 km/s à une question qui exige la valeur exacte fait perdre le point. L’écart entre l’arrondi et la valeur réelle atteint 207,542 km/s. Autre confusion fréquente : mélanger les unités, 299 792 458 s’exprime en m/s, pas en km/s.
Le mètre repose sur un second pilier, la définition atomique du temps : la fiche sur la seconde, unité SI de temps, détaille ce socle.
Dans cette fiche
- Pourquoi la valeur est exactement 299 792 458 m/s
- Comment la vitesse de la lumière a été mesurée
- Ce que cette vitesse représente concrètement
- La lumière ralentit-elle hors du vide ?
- Pourquoi rien ne dépasse c dans le vide
- Fait notable
- Astuce de mémorisation
- Le chiffre exact qui fait la différence en quiz
Pourquoi la valeur est exactement 299 792 458 m/s
Le renversement de 1983
Le jour où la métrologie a cessé de mesurer la lumière pour mesurer avec elle
Avant 1983
c est mesurée
Le mètre est défini à part, par une radiation du krypton 86 depuis 1960. La vitesse de la lumière porte une incertitude expérimentale, réduite au fil des mesures laser.
Depuis 1983
c est une définition
Valeur exacte fixée à 299 792 458 m/s. Le mètre en découle. Toute mesure de la vitesse de la lumière est devenue, par construction, une mesure du mètre.
Le SI révisé de 2019 a généralisé la logique de 1983 : les 7 unités de base découlent désormais toutes de constantes fixées, et c fut la première d’entre elles.
Une valeur fixée par définition, plus jamais mesurée
Depuis 1983, la vitesse de la lumière dans le vide n’est plus une grandeur que l’on mesure. Elle est fixée par convention internationale, à la suite d’une recommandation de la 15e Conférence générale des poids et mesures en 1975. Toute expérience qui prétendrait la mesurer aujourd’hui mesurerait en réalité le mètre.
Ce renversement est l’angle le plus mal compris du sujet. Avant 1983, le mètre était défini indépendamment et c était mesurée avec une incertitude. Après 1983, c est exacte et l’incertitude s’est déplacée vers les longueurs, dont la précision dépend désormais des horloges atomiques. D’après le rapport CODATA (Recommended Values of the Fundamental Physical Constants, édition 2022), c figure parmi les rares constantes au statut « exact », sans incertitude relative.
La définition du mètre depuis 1983
La décision fondatrice tient en une phrase. D’après le Bureau international des poids et mesures (Résolution 1 de la 17e CGPM, 1983), le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde. Cette formulation abroge la définition de 1960, fondée sur une radiation de l’atome de krypton 86.
En 2019, le Système international révisé a reformulé la définition sans en changer le fond. D’après le BIPM (Résolution 1 de la 26e CGPM, 2018), c devient l’une des sept constantes définitoires du SI, aux côtés notamment de la constante de Planck et de la fréquence du césium 133. Le mètre découle donc de la seconde, elle-même définie par une transition atomique du césium.
Pourquoi un nombre aussi peu rond
La valeur 299 792 458 n’a pas été choisie pour son élégance. Elle correspond au meilleur résultat expérimental des années 1970, obtenu par des mesures laser combinant fréquence et longueur d’onde. Retenir un chiffre rond comme 300 000 000 m/s aurait modifié la longueur du mètre d’environ 0,07 %, soit 0,7 mm par mètre.
Une telle discontinuité aurait invalidé des millions de mesures en géodésie, en astronomie et dans l’industrie. La métrologie a donc préféré la continuité à la rondeur : conserver la valeur mesurée, puis la déclarer exacte.
Comment la vitesse de la lumière a été mesurée
Trois siècles pour un chiffre
De la preuve astronomique à la valeur fixée par convention
Rømer et Cassini
Preuve de la finitude, éclipses de Io à l’Observatoire de Paris
Fizeau
Roue dentée, environ 315 000 km/s
Foucault
Miroir tournant, environ 298 000 km/s
Michelson
299 796 km/s sur 35 km en Californie
17e CGPM
Valeur fixée, fin des mesures de c
L’erreur passe de 25 % chez Huygens d’après Rømer à 0,001 % chez Michelson, avant que la convention ne fige le chiffre.
Rømer et Cassini en 1676 : la première preuve
L’astronome
La finitude de la vitesse de la lumière a été démontrée à Paris. D’après l’Observatoire de Paris (Il y a 340 ans, Rømer démontre que la lumière a une vitesse finie, 2016), Ole Rømer et Jean-Dominique Cassini constatent en 1676 des décalages dans les éclipses de Io, satellite de Jupiter. Les éclipses semblaient en retard quand la Terre s’éloignait de Jupiter, en avance quand elle s’en rapprochait.
Rømer en déduit que la lumière met 10 à 11 minutes à parcourir le rayon de l’orbite terrestre. Détail méconnu : Rømer n’a jamais publié de vitesse chiffrée. C’est Christiaan Huygens qui convertit ses données en une valeur, environ 220 000 km/s, erronée d’un quart mais juste dans son principe.
Fizeau et Foucault : les premières mesures terrestres
En 1849, Hippolyte Fizeau réalise la première mesure sans astre. Son dispositif à roue dentée envoie un faisceau lumineux entre Suresnes et Montmartre, un aller-retour d’environ 17 km. En chronométrant le passage de la lumière entre deux dents, il obtient environ 315 000 km/s.
En 1862, Léon Foucault remplace la roue par un miroir tournant et affine le résultat à environ 298 000 km/s, à moins de 1 % de la valeur actuelle. Sa méthode permet aussi de mesurer la lumière dans l’eau, prouvant qu’elle y ralentit.
Michelson et la précision du 20e siècle
Albert Michelson consacre sa carrière à ce chiffre. En 1926, entre les monts Wilson et San Antonio en Californie, il mesure 299 796 km/s sur une base de 35 km, à 4 km/s près de la valeur définitive. Prix Nobel de physique en 1907, il reste la référence expérimentale pendant un demi-siècle.
Dans les années 1970, les mesures laser atteignent une précision telle que le mètre lui-même devient le facteur limitant. C’est cette impasse qui conduit directement à la fixation de 1983 : puisque la définition du mètre bridait la mesure, autant définir le mètre par la lumière.
Ce que 299 792 458 m/s représente concrètement
RepèreEn 1 seconde, la lumière couvrirait 7,5 fois le tour de la Terre
À l’échelle de la Terre
Converti en unités routières, ce chiffre donne 1 079 252 848,8 km/h, soit environ 1,08 milliard de km/h. En une seconde, la lumière couvrirait 7,5 fois la circonférence équatoriale de la Terre, qui mesure 40 075 km.
Ces ordres de grandeur ont une conséquence technique réelle. Un signal entre Paris et New York, environ 5 800 km, met au minimum 19 millisecondes dans le vide, davantage en fibre optique. Cette latence incompressible structure les réseaux financiers et les liaisons de données intercontinentales.
Ce fait et des centaines d’autres à retenir durablement sur l’app Kultra.
Du Soleil à la Terre : 8 minutes et 20 secondes
Le réflecteur
La lumière du Soleil, situé à 149,6 millions de km, met 499 secondes à nous parvenir, soit 8 minutes et 20 secondes. Pour Mercure, la planète la plus proche du Soleil, le trajet ne dure que 3 minutes et 13 secondes.
La Lune est à 384 400 km en moyenne, soit 1,28 seconde de lumière. Cette distance est aujourd’hui mesurée au centimètre près par tir laser sur les réflecteurs déposés lors de la mission Apollo 11 en 1969 : on chronomètre l’aller-retour du faisceau et on applique c.
L’année-lumière, une distance déguisée en durée
L’année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année, soit environ 9 461 milliards de kilomètres. C’est une unité de distance, jamais de temps, autre piège récurrent de quiz.
Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche du Soleil, se trouve à 4,24 années-lumière. Son image actuelle date donc de plus de quatre ans. Observer loin, c’est observer le passé : la lumière de la galaxie d’Andromède voyage depuis 2,5 millions d’années.
La lumière ralentit-elle hors du vide ?
La même lumière, quatre vitesses
Vitesse de propagation selon le milieu, en km/s, et indice de réfraction n
Règle unique : vitesse dans le milieu = c divisée par l’indice n. Plus le milieu est réfringent, plus la lumière y est lente, d’où l’éclat du diamant.
Eau, verre, diamant : l’indice de réfraction
La valeur 299 792 458 m/s ne vaut que dans le vide. Dans l’eau, la lumière circule à environ 225 000 km/s, dans le verre à environ 200 000 km/s, dans le diamant à environ 124 000 km/s. Le rapport entre c et la vitesse dans un milieu définit l’indice de réfraction : 1,33 pour l’eau, près de 1,5 pour le verre, 2,42 pour le diamant.
Lors du changement de milieu, la fréquence de l’onde reste constante, seule la longueur d’onde se contracte. Application quotidienne : dans une fibre optique en verre, l’information voyage à environ 200 000 km/s, un tiers plus lentement que dans le vide.
L’effet Tcherenkov, ou dépasser la lumière dans un milieu
Une particule ne peut pas dépasser c, mais elle peut dépasser la vitesse de la lumière dans l’eau. Elle émet alors un rayonnement bleuté, l’effet Tcherenkov, équivalent lumineux du bang supersonique. C’est cette lueur bleue qui éclaire les piscines des réacteurs nucléaires.
Le phénomène a valu à Pavel Tcherenkov, Ilia Frank et Igor Tamm le prix Nobel de physique 1958. Il sert aujourd’hui de méthode de détection dans les grands observatoires de particules, comme Super-Kamiokande au Japon.
Pourquoi rien ne dépasse c dans le vide
E = mc2
Le facteur de conversion vaut c au carré, soit environ 9 × 10¹⁶. Une masse infime équivaut à une énergie colossale, et accélérer une masse vers c exige une énergie infinie.
Masse nulle
Le photon voyage exactement à c, jamais plus lentement dans le vide.
Masse non nulle
Aucun objet massif n’atteint c. La limite est structurelle, pas technologique.
Vérification extrême en 2017 : l’événement GW170817 montre que les ondes gravitationnelles voyagent à la même vitesse que la lumière.
Einstein en 1905 : une vitesse invariante
Le physicien
La relativité restreinte, publiée par Albert Einstein en 1905, repose sur un postulat contre-intuitif : c est identique pour tous les observateurs, quel que soit leur mouvement. Un faisceau mesuré depuis un vaisseau lancé à grande vitesse donne exactement la même valeur que depuis le sol.
Cette invariance a un prix : ce sont le temps et les distances qui se déforment pour que c reste constante. Dilatation du temps et contraction des longueurs découlent directement de ce principe, vérifié depuis par des horloges atomiques embarquées et par les corrections du GPS.
E = mc², la masse comme limite
Dans la formule E = mc², le facteur c au carré vaut environ 9 × 10¹⁶ : une masse infime équivaut à une énergie colossale. La même formule impose la limite de vitesse. Accélérer un objet massif vers c exige une énergie qui tend vers l’infini.
Seules les particules de masse nulle, comme le photon, voyagent exactement à c. Les ondes gravitationnelles s’y propagent aussi : en 2017, l’événement GW170817 a confirmé que gravitation et lumière voyagent à la même vitesse, à mieux qu’un millionième de milliardième près.
Fait notable
CERN
Genève, sept. 2011
730 km, 60 ns d’avance
Gran Sasso
Italie, détecteur OPERA
Verdict de juin 2012 : un câble de fibre optique mal branché dans le chronométrage. Les neutrinos respectent bien la limite c.
Le 22 septembre 2011, l’expérience OPERA annonce des neutrinos arrivés 60 nanosecondes trop tôt sur les 730 km séparant le CERN du laboratoire du Gran Sasso, donc plus vite que la lumière. D’après la revue Science (Error Undoes Faster-Than-Light Neutrino Results, 2012), l’anomalie venait d’un câble de fibre optique mal branché dans le système de chronométrage. En juin 2012, le CERN confirmait que la vitesse des neutrinos est compatible avec c.
Astuce de mémorisation
« La constante lumineuse restera désormais là, dans notre cervelle. »
Compter les lettres de chaque mot : chacune donne un chiffre de la valeur exacte
299 792 458 m/s
Une phrase encode les neuf chiffres : « La constante lumineuse restera désormais là, dans notre cervelle. » Le nombre de lettres de chaque mot donne la valeur : La (2), constante (9), lumineuse (9), restera (7), désormais (9), là (2), dans (4), notre (5), cervelle (8). Résultat : 299 792 458. Ce principe de comptage de lettres figure parmi les techniques de mémorisation les plus fiables pour les constantes numériques.
Questions fréquentes sur la vitesse de la lumière
Quelle est la vitesse de la lumière en km/h ?
La conversion exacte donne 1 079 252 848,8 km/h, soit environ 1,08 milliard de km/h. Le calcul consiste à multiplier 299 792 458 m/s par 3 600 secondes, puis à diviser par 1 000. Cet ordre de grandeur, un milliard de km/h, suffit dans la plupart des quiz, mais la valeur de référence reste toujours exprimée en m/s.
Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle notée c ?
La lettre c vient du latin celeritas, qui signifie rapidité. Elle s’impose dans les notations de l’électromagnétisme à la fin du 19e siècle, puis Einstein la consacre en 1905 avec E = mc². Le symbole désigne rigoureusement la vitesse de la lumière dans le vide, pas sa vitesse dans un milieu quelconque.
Répondre 300 000 km/s est-il faux en quiz ?
Tout dépend de la formulation. Si la question demande une valeur approximative, 300 000 km/s est accepté. Si elle exige la valeur exacte, seule 299 792 458 m/s convient, l’arrondi ajoute plus de 200 km/s à la valeur réelle. Les concours scientifiques et les quiz exigeants précisent presque toujours « valeur exacte », signal qu’il faut donner les neuf chiffres.
La lumière ralentit-elle dans l’air ?
Oui, mais de façon presque négligeable. L’indice de réfraction de l’air vaut environ 1,0003 au niveau de la mer, ce qui réduit la vitesse d’environ 90 km/s par rapport au vide. C’est pourtant ce minuscule écart, variable avec la température, qui produit les mirages et le scintillement des étoiles observées à travers l’atmosphère.
Combien de temps met la lumière de la Terre à Mars ?
Entre 3 et 22 minutes selon les positions orbitales, la distance Terre-Mars variant d’environ 55 à 400 millions de km. Ce délai impose aux rovers martiens une autonomie de décision, aucun pilotage en direct n’étant possible. Rappel utile : Mars n’est pas la planète la plus proche de la Terre, autre piège classique.
Les ondes radio vont-elles aussi à la vitesse de la lumière ?
Oui. Ondes radio, micro-ondes, infrarouges, ultraviolets, rayons X et rayons gamma sont tous des rayonnements électromagnétiques et se propagent à c dans le vide. James Clerk Maxwell l’avait prédit dès les années 1860, en montrant que la lumière visible n’est qu’une bande étroite d’un même spectre continu.
Que verrait-on si le Soleil s’éteignait ?
Rien pendant 8 minutes et 20 secondes, le temps que les derniers photons émis atteignent la Terre. La gravitation obéit à la même limite : la Terre continuerait de suivre son orbite pendant ces mêmes 499 secondes avant de partir en ligne droite. Aucune information, lumineuse ou gravitationnelle, ne voyage plus vite que c.
La valeur de c peut-elle changer un jour ?
Non, par construction. Depuis 1983, la valeur 299 792 458 m/s est une définition, pas une mesure : elle ne peut être ni affinée ni corrigée. Si une physique nouvelle révélait une anomalie, c’est la réalisation du mètre qui serait ajustée. Les tests d’isotropie confirment par ailleurs la constance de c à un milliardième près.
Le chiffre exact qui fait la différence en quiz
Trois réflexes résument la fiche. Donner 299 792 458 m/s dès que l’énoncé exige la valeur exacte. Rappeler que cette valeur est fixée par définition depuis 1983 et fonde le mètre. Réserver 300 000 km/s aux approximations assumées.
Ces distinctions se retrouvent dans tous les grands thèmes scientifiques recensés sur le hub culture générale.
Fiches associées
Sources
- BIPM, Résolution 1 de la 17e CGPM, définition du mètre
- BIPM, Résolution 1 de la 26e CGPM, révision du SI
- Observatoire de Paris, Rømer démontre que la lumière a une vitesse finie
- BibNum, ministère de l’Éducation nationale, Rœmer et la vitesse de la lumière
- Culture Sciences Physique, ENS de Lyon, dossier La vitesse de la lumière
- CODATA, Recommended Values of the Fundamental Physical Constants
- Science (AAAS), Error Undoes Faster-Than-Light Neutrino Results
- Tangente Magazine, glossaire, La vitesse de la lumière
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