Astronomie

Pourquoi la sensibilité aux GW diminue-t-elle de manière inversement proportionnelle à la distance ?

Pourquoi la sensibilité aux GW diminue-t-elle de manière inversement proportionnelle à la distance ?

Cette réponse me fait me demander pourquoi la sensibilité aux ondes gravitationnelles diminue proportionnellement à la distance.

Étant donné que les ondes gravitationnelles s'étendent dans toutes les directions, ma supposition (non instruite) serait que le même argument peut être avancé que pour la diminution de la sensibilité aux ondes électromagnétiques. Pourquoi n'est-ce pas le cas ? Pourquoi la sensibilité aux GW diminue-t-elle de façon linéaire ?


ÉDITER Je laisse ci-dessous la réponse originale hautement votée, mais j'ai repensé fondamentalement à ce sujet, à la suite de questions de Keith McClary et d'une clarification utile d'une question de Physics SE.

La réponse originale que j'ai donnée est la raison pour laquelle nous pouvons détecter les ondes gravitationnelles (GW) du tout. Leur nature cohérente en tant qu'oscillateurs uniques signifie que malgré leurs puissances relativement faibles, ils peuvent être détectés dans tout l'univers. En comparaison, les sources électromagnétiques sont généralement la lumière superposée d'innombrables sources d'émission incohérentes. En moyenne, cela a un effet d'interférence destructeur qui réduit la puissance (intensité) reçue ; et en raison du signal changeant rapidement, c'est généralement l'intensité qui est mesurée.

pourtant, la réponse à la présente question est en fait de savoir comment la « sensibilité » est définie.

Pour détecter une source, il faut l'identifier dans un fond de bruit. Cela se fait en définissant un rapport signal sur bruit. Le signal est le produit de la force de votre source (plus de détails dans une minute) et de la durée pendant laquelle vous l'avez observé. Le bruit est une propriété de votre instrument. La sensibilité de l'instrument est alors quelque chose comme le minimum (signal $fois$ temps d'observation) qui produira une détection significative.

En astronomie, il est conventionnel d'exprimer le signal en termes de puissance reçue car, en raison des arguments donnés ci-dessus et dans la réponse originale, la puissance (intensité) est généralement ce qui est mesuré. Les sources de bruit sont donc également définies en termes de puissance et la sensibilité a des unités de quelque chose comme Watts $fois$ secondes, ou plus conventionnellement, W/Hz.

En astronomie des ondes gravitationnelles, parce que c'est l'amplitude qui est directement détectée, les astronomes GW expriment leur signal source en termes d'amplitude (qui est proportionnelle à la racine carrée de la puissance détectée) et leurs sensibilités sont exprimées en termes d'amplitude d'ondes gravitationnelles (qui est sans dimension) divisé par $sqrt{Hz}$ par conséquent.

c'est-à-dire que nous ne comparons pas comme avec comme. Doubler la sensibilité d'un détecteur d'ondes gravitationnelles revient en fait à quadrupler la sensibilité d'un détecteur d'ondes électromagnétiques. Il n'y a donc pas de différence fondamentale ici, la différence apparente de comportement est simplement le résultat de la façon dont la sensibilité est définie. La raison de la définition différente est conforme à ma réponse originale ci-dessous.

Réponse originale

La différence est que généralement, lorsque nous détectons des sources d'ondes électromagnétiques, nous détectons l'intensité, qui obéit à la loi du carré inverse.

En revanche, nous détectons la amplitude des ondes gravitationnelles, et l'amplitude n'est mise à l'échelle que comme l'inverse de la distance

Pourquoi la différence ? Les sources d'ondes gravitationnelles sont des oscillateurs cohérents. Un binaire de fusion produit un seul train d'ondes cohérent avec une amplitude qui peut être définie et mesurée. En revanche, lorsque nous regardons une étoile ou une galaxie lointaine dans les ondes électromagnétiques, nous voyons la contribution incohérente d'innombrables particules et atomes en accélération et tout ce que nous pouvons détecter est l'intensité additionnée résultante. Il n'existe pas d'onde électromagnétique cohérente d'amplitude mesurable.

Cette différence de comportement est fondamentalement due au fait qu'il existe des charges électriques positives et négatives, qui nécessitent des circonstances artificielles pour se comporter de manière cohérente (par exemple dans un laser), les ondes gravitationnelles sont produites par l'accélération des masses, et puisqu'il n'y a qu'un seul signe de " charge", les parties individuelles d'une source d'ondes gravitationnelles sont capables d'agir de concert tout à fait naturellement pour produire une forme d'onde cohérente qui a une longueur d'onde plus grande que le corps lui-même.

Une excellente discussion de ces points peut être trouvée sur la première page de l'article de synthèse par Hendry & Woan (2007).

En principe, si nous regardions une seule source cohérente d'ondes électromagnétiques, nous pouvons détecter l'amplitude (par exemple par la force qu'elle exerce sur les particules chargées), et la sensibilité diminuerait alors comme l'inverse de la distance. Aux fréquences optiques, le champ électrique varie si rapidement que cela ne peut pas être fait, mais c'est possible aux fréquences radio. Malheureusement, la longueur de cohérence et le temps de cohérence (le temps pendant lequel la phase de l'onde est prévisible) sont si courts que cela est rarement pratique en laboratoire, sans parler des sources astronomiques.


Astrophysique multi-messagers

L'astrophysique multi-messagers, une extension attendue depuis longtemps de l'astronomie multi-longueurs d'onde traditionnelle, est devenue au cours de la dernière décennie une discipline distincte fournissant des informations uniques et précieuses sur les propriétés et les processus de l'Univers physique. Ces informations découlent des informations intrinsèquement complémentaires portées par les photons, les ondes gravitationnelles, les neutrinos et les rayons cosmiques sur les sources cosmiques individuelles et les populations de sources. Cette complémentarité est la raison pour laquelle l'astrophysique multi-messagers est bien plus que la simple somme des parties. Dans cet article de revue, nous examinons l'état actuel de l'astrophysique multi-messagers, en soulignant certains résultats passionnants et en discutant des principales questions de suivi qu'ils ont soulevées. Les principales réalisations récentes comprennent la mesure du spectre des rayons cosmiques de très haute énergie jusqu'aux énergies observables les plus élevées, la découverte du fond diffus de neutrinos de haute énergie, les premières détections directes d'ondes gravitationnelles et l'utilisation d'ondes gravitationnelles pour caractériser les trous noirs et les étoiles à neutrons dans la gravité en champ fort et l'identification des premières sources conjointes électromagnétiques et ondes gravitationnelles et électromagnétiques et neutrinos de haute énergie multi-messagers. Nous discutons des justifications de la prochaine génération d'observatoires multi-messagers et présentons une vision des orientations futures les plus probables pour ce domaine passionnant et en croissance rapide.


Qu'est-ce que la courbe AUC - ROC ?

La courbe AUC - ROC est une mesure de performance pour les problèmes de classification à divers réglages de seuil. ROC est une courbe de probabilité et AUC représente le degré ou la mesure de séparabilité. Il indique dans quelle mesure le modèle est capable de distinguer les classes. Plus l'AUC est élevée, mieux le modèle prédit 0 classes comme 0 et 1 classes comme 1. Par analogie, plus l'AUC est élevée, mieux le modèle distingue les patients atteints de la maladie et non malades.

La courbe ROC est tracée avec TPR par rapport au FPR où TPR est sur l'axe des y et FPR est sur l'axe des x.


Examen AST101 2 (Ch. 4, 5, 6)

-Sur Terre l'accélération de g ≈ 10 m/s2 (c'est 10 mètres par seconde par seconde ou 10 mètres par seconde au carré) :

-la vitesse augmente de 10 m/s à chaque seconde de chute.

-Galileo a montré que g est le même pour tous les objets en chute, quelle que soit leur masse.

L'accélération due à la gravité d'un objet à la surface de la Terre dépend de quoi ? (questionnaire Ch.4)

-Formule:
Moment = masse x vitesse OU p = mv
P=impulsion m=masse v=vitesse

-la seule façon de changer l'élan d'un objet est de lui appliquer une force

QUE SIGNIFIONS-NOUS :
-Un changement de quantité de mouvement ne se produit que lorsque la force nette n'est pas nulle (une force nette qui n'est pas nulle provoque l'accélération d'un objet)

-changer l'élan de l'objet produit une accélération (c'est-à-dire changer sa vitesse), tant que sa masse reste constante

OBLIGER:
-Tout ce qui peut provoquer un changement d'élan
-EX : gravité / forces électromagnétiques agissant entre les atomes

FORCE NETTE:
-la force globale agissant sur un objet

-représente l'effet combiné de toutes les forces individuelles réunies

-si deux forces s'annulent alors il n'y a pas de force nette [mes notes pwp]

-égal au taux de variation de la quantité de mouvement de l'objet

3. Un ascenseur se déplaçant à vitesse constante : N (la vitesse ascendante est annulée par la force de gravité descendante)

4. Un vélo dans un virage : O

-un objet qui tourne ou se déplace le long d'une trajectoire courbe a un moment angulaire [113]

-FORMULE : m x v x r
(m=masse v=vitesse r=rayon)

-La Terre a un moment angulaire en raison de sa rotation (moment angulaire de rotation) et en raison de son orbite autour du soleil (moment angulaire orbital)

-le moment angulaire de l'objet ne peut changer que lorsqu'un couple lui est appliqué

-la quantité de couple dépend non seulement de la force appliquée, mais aussi de l'endroit où elle est appliquée

Qu'est-ce qui fait qu'une planète tourne et tourne autour du Soleil ? (question pwp)

Conservation du moment angulaire
-tant qu'il n'y a pas de couple externe, le moment angulaire total d'un ensemble d'objets en interaction ne peut pas changer

-un objet individuel ne peut changer son moment cinétique qu'en transférant un moment cinétique vers ou depuis un objet.

-La Terre ne subit aucune force de torsion lorsqu'elle orbite autour du Soleil, donc sa rotation et son orbite se poursuivront indéfiniment.

POIDS:
-la force qu'un objet applique à son environnement

-la force qu'une balance mesure quand on se tient dessus (force agissant sur la masse)

-dépend de la masse de l'objet et des forces (y compris la gravité) agissant sur la masse des objets. Le poids peut varier car les forces agissant sur l'objet peuvent varier

-Le poids de l'objet peut être très important car les forces agissant sur l'objet peuvent varier

-Les objets sont en apesanteur en chute libre.

-En chute libre, vous flottez au-dessus de la balance, vous n'exercez donc pas de force sur la balance ou quoi que ce soit d'autre, vous êtes donc en apesanteur -> il n'y a rien en dessous de vous sur lequel exercer une force.

-Rappelez-vous que le poids est la force appliquée à un objet, vous êtes donc en apesanteur jusqu'à ce que vous touchiez le sol

DEUXIÈME LOI : Force = masse x accélération OU Force = taux de variation de la quantité de mouvement
EX : une balle de baseball accélère lorsque le lanceur applique une force en déplaçant son bras. (une fois que la balle est relâchée, la force du bras du lanceur cesse et la trajectoire de la balle ne change qu'en raison des forces de gravité et de résistance de l'air)

• Il a découvert les lois du mouvement et de la gravitation.

-Les objets en interaction échangent de l'élan par des forces égales et opposées.

-un objet individuel ne peut gagner ou perdre de l'élan que si l'élan d'un autre objet change d'un montant exactement opposé

CONSERVATION DU MOMENT ANGULAIRE :
-tant qu'il n'y a pas de couple externe, le moment angulaire total d'un ensemble d'objets en interaction ne peut pas changer

-un objet individuel ne peut changer son moment cinétique qu'en transférant un moment cinétique vers ou depuis un objet.

- explique également pourquoi les objets tournent plus vite à mesure qu'ils rétrécissent en rayon.

CONSERVATION D'ÉNERGIE:
-l'énergie ne peut pas être créée ou détruite mais seulement transformée d'un type à un autre ou être échangée entre les objets.

-Le contenu énergétique total dans un système isolé est toujours le même.

-Les objets en interaction échangent de l'élan par des forces égales et opposées.

Conservation du moment angulaire
-tant qu'il n'y a pas de couple externe, le moment angulaire total d'un ensemble d'objets en interaction ne peut pas changer

-un objet individuel ne peut changer son moment cinétique qu'en transférant un moment cinétique vers ou depuis un objet.

-La Terre ne subit aucune force de torsion lorsqu'elle orbite autour du Soleil, donc sa rotation et son orbite se poursuivront indéfiniment.

• Radiatif (lumière) : énergie transportée par la lumière
-EX: la lumière du soleil réchauffe la surface de la terre, la lumière peut altérer les molécules dans nos yeux

-température plus élevée : les particules ont en moyenne plus d'énergie cinétique, elles se déplacent donc plus rapidement

L'ÉNÉRGIE THERMIQUE:
-sous-catégorie de l'énergie cinétique

-L'énergie cinétique collective de nombreuses particules individuelles (atomes/molécules) se déplaçant au hasard dans une substance (ex: dans une roche, dans l'air, dans l'eau)

-tous les objets ont de l'énergie thermique même lorsqu'ils sont immobiles car les particules qu'ils contiennent sont toujours en mouvement

-dépend de la température et de la densité bc moyenne plus élevée (température) = énergie totale plus élevée / densité plus élevée = énergie totale plus élevée

DIFFÉRENT:
-Thermique mesure l'énergie cinétique totale des particules

-l'objet à distance pourrait potentiellement tomber en raison de la gravité / plus il est élevé, plus l'énergie potentielle gravitationnelle est élevée

DANS L'ESPACE:
-Dans l'espace, un objet ou un nuage de gaz a plus d'énergie gravitationnelle lorsqu'il s'étale que lorsqu'il se contracte.

• Conservation de l'énergie : l'énergie est toujours conservée elle ne peut être ni créée ni détruite mais seulement transformée d'un type à un autre.

1. Chaque masse attire chaque autre masse par la force de gravité.

2. L'attraction est directement proportionnelle au produit de leurs masses.
----la force de la force gravitationnelle attirant deux objets quelconques est directement proportionnelle au produit de leurs masses.

(doubler la masse d'un objet double la force de gravité entre les deux objets)

3. L'attraction est inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres.
-----la force de gravité entre deux objets diminue avec le carré de la distance entre leurs centres

(doubler la distance entre deux objets affaiblit la force de gravité d'un facteur 2^2)

VOIR CARTE POUR LA FORMULE
Fg=Force d'attraction gravitationnelle

G= constante gravitationnelle (nombre donné)

M1 et M2= les masses des deux objets

• S'applique à d'autres objets, pas seulement aux planètes -> Newton a montré que tout objet contournant un autre objet obéira aux deux premières lois de Kepler

• Inclut des formes d'orbites non liées : parabole, hyperbole -> Newton a montré que les orbites liées elliptiques ne sont pas les seules formes d'orbite possibles. Les orbites peuvent également être non liées sous forme de paraboles ou d'hyperboles
-BOUND: l'objet fait le tour d'un autre objet encore et encore
Forme : ellipses
-UNBOUND : chemins qui rapprochent un objet d'un autre objet une seule fois
Forme : parabole ou hyperbole

• Les objets orbitent autour de leur centre de masse commun - > Newton a montré que deux objets attirés par la gravité orbitent tous les deux autour de leurs centres de masse communs
-C'est le point où les deux objets s'équilibreraient s'ils étaient connectés
-Masse égale : le centre de masse est à mi-chemin entre eux
-Différentes masses : le centre de masse est plus proche du plus massif
-Masses très différentes : le centre de masse se trouve à l'intérieur du plus massif

-C'est le point où les deux objets s'équilibreraient s'ils étaient connectés

Masse égale : le centre de masse est à mi-chemin entre eux

Différentes masses : le centre de masse est plus proche du plus massif

RENCONTRE GRAVITAIRE : deux objets échangent de l'énergie orbitale lorsqu'ils passent suffisamment près pour que chacun ressente les effets de la gravité de l'autre
-EX: une comète (avec une orbite non liée) passe par une planète, ils échangent de l'énergie, l'orbite de la comète passe à liée

POURQUOI NOUS AVONS 2 MARÉES HAUTE ET BASSE: La rotation de la Terre nous fait traverser les deux renflements chaque jour, nous donnant deux marées hautes et basses chaque jour
Marées basses : se produisent lorsque l'emplacement est à mi-chemin entre les renflements de marée
Marées hautes : se produisent toutes les 12 heures 25 min car atteint son point culminant dans le ciel toutes les 24 heures 50 minutes

EFFET SUR LA TERRE :
-La friction des marées ralentit progressivement la rotation de la Terre (et éloigne la Lune de la Terre)

-La rotation de la Terre essaie d'entraîner des renflements avec elle

-la gravité de la lune essaie de ramener les renflements dans l'alignement, ralentissant la rotation de la Terre

COMMENT ELLE EXPLIQUE LA ROTATION SYNCHRONE DE LA LUNE :
-La Lune a une fois orbité plus rapidement (ou plus lentement) le frottement des marées l'a amenée à « verrouiller » en rotation synchrone.

18. J'ai utilisé la version newton de la troisième loi de Kepler pour calculer la masse de Saturne à partir des caractéristiques orbitales de son titan lunaire.

21. Vénus n'a pas d'océan, donc elle ne pourrait pas avoir de marées même si elle avait une lune (ce qui n'est pas le cas)

22. Si un astéroïde passait près de la Terre à la bonne distance, la gravité terrestre le capterait et en ferait notre deuxième lune

21. Cela n'a pas de sens, la terre peut également subir des frictions de marée

22. Il est logique d'utiliser une explication sur la façon dont le non lié peut devenir lié

16. Supposons que vous puissiez entrer dans une chambre à vide sur Terre. Une plume tomberait à la même vitesse qu'un rocher.

19. Si le soleil était remplacé par un rocher géant qui avait exactement la même masse, l'orbite de la Terre ne changerait pas.

20. Le fait que la lune tourne une fois exactement le temps qu'il faut pour orbiter autour de la terre est une coïncidence si étonnante que les scientifiques ne seront probablement jamais en mesure de l'expliquer

20. Cela n'a pas de sens La rotation synchrone de la lune peut s'expliquer par le frottement des marées

[Remarques]
-composé : molécule avec deux ou plusieurs types d'atomes (H^2O [eau -> 2 atomes d'hydrogène 1 atome d'oxygène]

-les propriétés chimiques de la molécule sont différentes de celles de son atome individuel (ex : l'oxygène moléculaire [O^2] se comporte différemment de l'oxygène atomique [O]

-Les molécules ont des niveaux d'énergie supplémentaires car elles peuvent vibrer et tourner.

-Le grand nombre de niveaux d'énergie vibrationnelle et rotationnelle peut rendre les spectres de molécules très compliqués.

ions : atomes avec une charge électrique positive ou négative

-mesuré en unités de watts : 1 watt = 1 joule/s.

-la puissance ne peut nous dire qu'à quelle vitesse l'énergie a été transférée, pas la quantité totale

-bc la quantité d'énergie transférée d'un objet à l'autre ne dépend pas seulement du débit du flux d'énergie, qui est la puissance, mais dépend également de la durée de son transfert.

-Les interactions entre la lumière et la matière déterminent l'apparence de tout ce qui nous entoure.

Les objets opaques bloquent (absorbent) la lumière.
• Transmission

Les objets transparents transmettent la lumière.
• Réflexion/diffusion

• Émission : processus par lequel la matière émet de l'énergie sous forme de lumière
-EX : une ampoule émet de la lumière visible l'énergie de la lumière provient de l'énergie potentielle électrique fournie à l'ampoule

• Absorption : processus par lequel la matière absorbe l'énergie radiative

Les objets opaques bloquent (absorbent) la lumière.
- EX : lorsque vous placez votre main près d'une ampoule à incandescence, votre main absorbe une partie de la lumière, et cette énergie absorbée réchauffe votre main

• Transmission : processus par lequel la lumière traverse la matière sans être absorbée
-(verre ou air)

Les objets transparents transmettent la lumière.

• Réflexion/diffusion :
-Réflexion- la lumière rebondit sur la matière dans la même direction générale (EX: Un miroir réfléchit la lumière dans une direction particulière)
-Dispersion- lorsque le rebond est plus aléatoire (EX : Un écran de cinéma diffuse la lumière dans toutes les directions)

-Le verre rouge transmet la lumière rouge mais absorbe les autres couleurs

-EX : la lumière du soleil ou d'une ampoule est souvent appelée lumière blanche

SPECTRE:
-Le passage de la lumière visible à travers un prisme la sépare en ses couleurs "composantes" -> un spectre

-c'est une onde électromagnétique mais elle se présente aussi en "morceaux" individuels ou en particules appelées photon

-chaque photon a une longueur d'onde, une fréquence et une énergie précises (l'énergie dépend de sa fréquence)

-la longueur d'onde, la fréquence et l'énergie de la lumière sont simplement liées car quelle que soit la fréquence, la longueur d'onde ou l'énergie d'une onde électromagnétique, TOUS les types de rayonnement électromagnétique (lumière) se déplacent EXACTEMENT À LA MÊME VITESSE ! (la vitesse de la lumière)

-l'énergie est proportionnelle à la fréquence

-la longueur d'onde est inversement proportionnelle à sa fréquence

• Nous appelons cela la "dualité de lumière onde-particule"

LONGUEUR D'ONDE : est la distance entre deux pics d'onde.

FRÉQUENCE : le nombre de pics passant par n'importe quel point chaque seconde (le nombre de fois par seconde qu'une onde vibre de haut en bas)
-unités de hertz ou cycles par seconde

VITESSE : à quelle vitesse les pics se déplacent / à quelle vitesse l'énergie se déplace d'un endroit à un autre
-Vitesse d'onde = longueur d'onde × fréquence

RELATION:
-l'énergie est proportionnelle à la fréquence

-la longueur d'onde est inversement proportionnelle à sa fréquence

• Haute fréquence ↔ courte longueur d'onde ↔ haute énergie
• Basse fréquence ↔ longue longueur d'onde ↔ faible énergie

EX : Une onde a une longueur d'onde de 1 cm et une fréquence de 3 hertz.
-la longueur d'onde nous dit qu'à chaque passage d'un pic, le pic d'onde a parcouru 1 cm

-la fréquence nous dit que trois pics passent à chaque seconde

-les vibrations du champ électrique dans une onde électromagnétique feront monter et descendre toute particule chargée (électrons), c'est ainsi que nous disons la longueur d'onde, la fréquence et la vitesse

RELATION:
-parce que toute la lumière voyage à la même vitesse, plus la longueur d'onde est longue plus la fréquence est basse et vice versa

-l'énergie est proportionnelle à la fréquence

-la longueur d'onde est inversement proportionnelle à sa fréquence

• Haute fréquence ↔ courte longueur d'onde ↔ haute énergie

-chaque photon de lumière transporte une quantité spécifique d'énergie radiative.

-plus la longueur d'onde est courte/ plus sa fréquence est élevée plus l'énergie des photons est élevée

PARTICULES COMME :
-peut être compté individuellement

• La réflexion peut modifier la polarisation de la lumière.

-Rayonnement électromagnétique : un autre nom pour la lumière de tous types

• Tendances sur le spectre électromagnétique :

• Haute fréquence ↔ courte longueur d'onde ↔ haute énergie

• Basse fréquence ↔ longue longueur d'onde ↔ faible énergie

Énergie / fréquence la plus faible à la plus élevée
-LES ONDES RADIO
-MICRO-ONDES
-INFRAROUGE
-LUMIÈRE VISIBLE
-ULTRA-VIOLET
-RAYONS X
-RAYONS GAMMA

De la plus courte à la plus longue longueur d'onde :
-rayons gamma, rayons X, ultraviolet, lumière visible, infrarouge, micro-ondes, ondes radio

EXPLICATION:
- energy&frequence la même énergie bc est proportionnelle à la fréquence
-La longueur d'onde différente bc la longueur d'onde est inversement proportionnelle à sa fréquence

LES ONDES RADIO:
-longueur d'onde la plus longue et fréquence la plus basse
-utile pour la communication radio car ils font monter et descendre les électrons dans une antenne
-transportent si peu d'énergie qu'ils n'affectent pas sensiblement notre corps
MICRO-ONDES :
-gamme de longueur d'onde de micromètres à centimètres
-considéré comme un sous-ensemble d'ondes radio

INFRAROUGE:
-se trouve au-delà de l'extrémité rouge de l'arc-en-ciel
-lumière avec des longueurs d'onde un peu plus longues que la lumière rouge
-les molécules se déplaçant dans un objet chaud émettent de la lumière infrarouge (pourquoi nous l'associons à la chaleur)

LUMIÈRE VISIBLE:
-lumière que nos yeux peuvent voir
-les fréquences particulières que nos yeux sont capables de détecter (les yeux humains ne peuvent pas voir la plupart des formes de lumière.)
-les longueurs d'onde vont de 400 nanomètres à l'extrémité bleu/violet de l'arc-en-ciel à 700 nanomètres à l'extrémité rouge
-nanomètre (nm) est un milliardième de mètre
-les récepteurs bc possibles de la vision dans nos yeux répondent aux photons de la lumière visible

ULTRA-VIOLET:
-se trouve au-delà de l'extrémité bleu/violet de l'arc-en-ciel
-longueurs d'onde un peu plus courtes que la lumière bleue/violette
-les photons ultraviolets transportent suffisamment d'énergie pour endommager les cellules de la peau, provoquer des coups de soleil/cancer

RAYONS X :
-longueurs d'onde plus courtes que l'ultraviolet
-peut être utilisé pour faire des images d'os/de dents car les photons de rayons X ont suffisamment d'énergie pour pénétrer à travers la peau/les muscles mais sont bloqués par les os/les dents


Pourquoi la section efficace est-elle inversement proportionnelle à la longueur d'onde pour la diffusion interstellaire ?

Le problème suivant faisait partie d'un devoir pour mon cours de cosmologie :

Comparez la probabilité de diffusion interstellaire de photons de lumière jaune (5000 angströms) et de lumière infrarouge de 50 microns.

La seule explication fournie par mon professeur était : sigma est inversement proportionnel à lambda (c'était écrit au tableau)

En d'autres termes, la section efficace de diffusion est inversement proportionnelle à la longueur d'onde. (c'est ma compréhension de ce qui était sur le tableau)

Cependant, les unités ne correspondent pas. La section transversale est une zone (distance au carré) et la longueur d'onde est la distance. Je sais qu'en astronomie, nous faisons souvent des approximations « radicales », mais un décalage sur les unités semble être une incohérence bien au-delà du niveau de tolérance « dans un ordre de grandeur ».

D'un point de vue purement conceptuel, il serait logique que la probabilité de diffusion soit inversement proportionnelle à un peu de pouvoir de la longueur d'onde, car les ondes radio (grande longueur d'onde) traversent les murs de briques (l'objet est beaucoup plus petit que la longueur d'onde) tandis que la lumière visible (petite longueur d'onde) est arrêtée par les murs de briques (l'objet est beaucoup plus grand que la longueur d'onde).

Je suppose que ma question est: quel est le raisonnement derrière sigma est inversement proportionnel à la longueur d'onde? Mon interprétation de ces symboles était-elle correcte ? Si oui, pourquoi les unités ne correspondent-elles pas ? Existe-t-il d'autres moyens de résoudre ou de conceptualiser ce problème ?


La gravité diminue-t-elle à un rythme constant à mesure que nous nous éloignons de la Terre ?

Le rayon r de la Terre est-il d'environ 4 000 milles et 2r d'environ 8 000 milles ?

Le rayon r de la terre est-il d'environ 4 000 milles et 2r d'environ 8 000 milles ?

Le rayon r de la Terre est-il d'environ 4 000 milles et 2r d'environ 8 000 milles ?

« Il tombe deF rapidement."

Police de la grammaire
Affaires internes

J'essaye de comprendre plusieurs choses. L'Allemagne a commencé à travailler sur la fusée V2 vers 1930, mais ne l'a lancée qu'en 1943 et 1944 environ. La fusée avait 25 tonnes de poussée avec 75% d'éthanol, 25% d'eau plus de l'oxygène liquide. Le moteur a tourné à plein régime pendant 70 secondes, ce qui a mis la fusée à 80 km au-dessus de la terre. La fusée a parcouru 120 milles au total sans poussée du moteur avant de revenir sur terre en 210 secondes.

Le programme spatial de la NASA était basé sur la technologie des fusées allemandes. Le moteur avait une pompe à carburant qui fait tourner les moteurs à plein régime jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de carburant.

Les fusées Space X n'ont pas de pompe à carburant. Ils utilisent de l'hélium à 300 psi pour pressuriser le méthane liquide et l'oxygène liquide. Les moteurs SpaceX fonctionnent à environ 1/4 des gaz par rapport à la technologie allemande.

J'essaie de comprendre, lorsque le carburant s'épuise, jusqu'où une fusée peut rouler sans poussée de moteur avant d'atteindre la distance maximale de la terre.

Je pensais que si je connaissais et comprenais la gravité, et si je savais qu'une fusée pèse 12 tonnes, voyage à 3400 mph pendant 70 secondes. J'ai pu mieux comprendre jusqu'où une fusée pourrait être amenée à se déplacer lorsque le carburant s'épuise.

J'ai l'idée qu'un moteur de fusée peut progressivement ralentir au même rythme que la gravité dégraisse et maintenir la même vitesse car à une certaine altitude il n'y a pas d'atmosphère et pas de résistance au vent.

En 1930, il est intéressant de noter que l'Allemagne savait, sans aucune connaissance des fusées, qu'une fusée remonterait à 70 milles de plus après l'arrêt du moteur. La loi du mouvement a probablement permis de calculer la distance en supposant qu'ils connaissaient la valeur de la gravité à 120 milles de hauteur.

Je pense avoir répondu à ma propre question. Je comprends quelque chose que je ne savais pas avant. Le problème n'est pas très différent d'une voiture roulant à une certaine vitesse puis en panne d'essence, jusqu'où va-t-elle rouler avant de s'arrêter.


Capacité du condensateur inversement proportionnelle à la tension de la source - pourquoi ?

Eh bien, vous ne dites pas quelle formule mais je soupçonne que vous voulez dire
C=Q/V, la définition de la capacité.
Si tel est le cas, la capacité d'un système donné (condensateur) n'est pas inversement proportionnelle à V. Ce serait le cas si Q était une constante (ce qui n'est pas le cas). Lorsque V change, Q change également. La signification de la formule est que le rapport entre Q et V est une constante et cette constante est ce qu'on appelle la capacité.

Si vous voulez dire autre chose, veuillez montrer la formule.

Merci mec, c'est un peu plus clair, mais ça me dépasse encore un peu vu que je n'ai même pas le lycée derrière moi. Cela semble être ce que je recherche cependant, donc je vais certainement me renseigner davantage sur la question. Merci encore!

Eh bien, vous ne dites pas quelle formule mais je soupçonne que vous voulez dire
C=Q/V, la définition de la capacité.
Si tel est le cas, la capacité d'un système donné (condensateur) n'est pas inversement proportionnelle à V. Ce serait le cas si Q était une constante (ce qui n'est pas le cas). Lorsque V change, Q change également. La signification de la formule est que le rapport entre Q et V est une constante et cette constante est ce qu'on appelle la capacité.

Si vous voulez dire autre chose, veuillez montrer la formule.

Oui, terriblement désolé, j'aurais vraiment dû mettre la formule pour éviter toute confusion avec ma question d'origine, C=Q/V est la formule en question.
Cependant, j'aimerais savoir exactement comment le changement de tension avec une charge constante affecte la capacité. Je peux comprendre que, plus la charge est grande, plus il y a d'électrons à insérer dans le condensateur, et donc la capacité est plus grande.
Cependant, en y réfléchissant, je supposerais également (en laissant de côté que les calculs ne fonctionneraient pas, plutôt comme une expérience de pensée) que plus la tension est élevée, plus la capacité du condensateur sera élevée. Permettez-moi d'expliquer pourquoi mon esprit est enclin à penser que :

Plus la tension est élevée, plus la différence entre les pôles de la source d'alimentation sera essentiellement "surplus-pénurie d'électrons". Je dirais que, puisqu'un côté de la source d'alimentation est chargé positivement, donc le même panneau du condensateur (en supposant qu'il soit composé de deux panneaux avec un isolant entre les deux, plus facile pour moi d'expliquer la situation si nous supposons ce type de condensateur) serait également chargé positivement, et l'autre côté étant chargé négativement, la plus grande différence équivaudrait à une force électrique plus importante, "attirant" effectivement plus d'électrons vers le panneau, augmentant la capacité et augmentant réellement la charge.
Je sais que ma logique est terriblement imparfaite, mais c'est la solution la plus raisonnable que je puisse trouver en imaginant comment cela se passe à l'échelle microscopique dans un circuit réel. J'aimerais vraiment savoir ce qui se passe exactement à l'intérieur du condensateur. Merci beaucoup pour votre contribution!


Comment peut-on voir le Big Bang ?

Il n'y a pas d'"épicentre" au big bang. Il n'y a pas de centre dans l'univers. Le big bang n'était pas une explosion qui s'est produite à un seul moment.

Je vous suggère de Google "surface of last scattering" pour commencer à comprendre ce que vous demandez, puis de revenir si vous avez encore des questions (comme vous le ferez probablement)

Comme les deux affiches ci-dessus l'ont dit, la solution est qu'il n'y a pas un seul point dans notre univers actuel sur lequel le big bang s'est produit. En d'autres termes, ce n'est pas comme si vous pouviez indiquer une direction dans le ciel et dire « le big bang s'est produit de cette façon ! » Ce point d'où tout a émergé EST notre univers actuel (TOUT l'infini !). Le big bang s'est produit partout, car à l'époque, partout, il n'y avait qu'un point, ce point s'est étendu à tout ce que nous voyons ! (En fait, il ne faut probablement pas ramener l'effondrement au point du big bang, car la singularité elle-même est indescriptible avec notre physique actuelle). Certes, c'est une notion très étrange, donc ce n'est pas de votre faute si vous avez fait cette erreur. La lumière que nous voyons tout autour est la lumière qui est venue après le big bang, plus nous regardons loin (dans n'importe quelle direction !), plus nous voyons loin dans le temps.

Il s'avère cependant que nous ne pouvons voir que la "surface de la dernière diffusion" (il s'agit du CMBR). C'est le rayonnement du moment où les électrons et les protons se sont suffisamment refroidis pour se combiner en atomes (c'est ce qu'on appelle la recombinaison pour une raison quelconque. même si c'était la première fois que cela se produisait) et ont laissé sortir toute la lumière (auparavant, la lumière était piégée ). Cette surface correspond à un temps de

400 000 ans après le big bang. Donc, actuellement, nous ne pouvons rien voir de ce qui s'est passé avant

400 000 ans après le big bang parce que la lumière ne pouvait pas se déplacer avant.

Now, if we could get real neutrino observatories set up and watch the neutrinos produced from the big bang, we would be able to see much farther into our past (I don't know off the top of my head the exact number estimated for a neutrino's "surface of last scattering"). But neutrinos are notoriously difficult to detect, and the signal would be very very faint.

There is no "epicenter" to the big bang. There is no center to the universe. The big bang was not an explosion that happened at a single point.

I suggest you Google "surface of last scattering" to get a start on understanding what you are asking about, and then come back if you still have questions (as you likely will )

Also, here is the link to the essay on the surface of last scattering (forgot to post it in the earlier post).

I'm not much on thermodynamics (MAN I hated that course in undergraduate school) but I think "closed system" doesn't apply to a system that is expanding, which the universe has been doing ever since the singularity.

I hope someone here with a better understanding of thermodynamics can give you a more definitive answer.

I'm not much on thermodynamics (MAN I hated that course in undergraduate school) but I think "closed system" doesn't apply to a system that is expanding, which the universe has been doing ever since the singularity.

I hope someone here with a better understanding of thermodynamics can give you a more definitive answer.

The cooling is a reduction in the energy density due to the expansion, so it isn't an issue for the first law of thermodynamics.

That isn't to say that the expansion of the universe doesn't present problems for the first law of thermodynamics though. The vacuum energy is an issue, but then general relativity doesn't get on too well with it anyway.

The universe is treated as a close system as their is no outside influence. Just prior to last scattering their was a tremendous reheating phase due to the end of inflation. This high energy state allows thermal equilibrium. Different particle species will remain in thermal. equilibrium, only if they interact with each other often enough .Since the Universe expands, particle densities become smaller and smaller, and ultimately the various particle species decouple from each other

First law of thermodynamics: Because energy is conserved, the internal energy of a system changes as heat flows in or out of it. Equivalently, machines that violate the first law (perpetual motion machines) are impossible. Heat is the flow of thermal energy from one object to another.

if this is the law your referring to this law doesn't apply to cosmology as vacuum energy and quantum tunneling. Also the Heisenburg uncertainty principle is involved in quantum virtual particle production processes. Essentially the process is originally described by Allen Guth's false vacuum inflationary model. Which later included the inflaton for chaotic eternal inflation.
In essence a higher energy potential region (true vacuum) can quantum tunnel to a lower vacuum potential (false vacuum)(hopefully I got the sequence correct lol if not I'm positive Bapowell will politely correct me )

Through the above process and the Heisenburg uncertainty principle, its quite possible to have a universe develop from nothing. Lawrence R Krauss has written and supported this process

edit I did get the false vacuum true vacuum sequence wrong lol. the false vacuum is the local minimum but has a higher energy potential than the ground state (lowest energy potential true vacuum.) So tunneling will go from false vacuum to true vacuum


RELATIVISTIC NONLINEAR OPTICS

Raman Scattering, Plasma Wave Excitation and Electron Acceleration

The local phase velocity , described in eqns [98] and [111] , can also vary longitudinally if the intensity and/or electron density does. Local variation in the index of refraction can ‘accelerate’ photons, i.e., shift their frequency, resulting in photon bunching, which in turn bunches the electron density through the ponderomotive force (F), and so on. When the laser pulse duration is longer than an electron plasma period, ττp = 2 π/ωp, this photon and electron bunching grows exponentially, leading to the stimulated Raman scattering instability. Energy and momentum must be conserved when the electromagnetic wave (ω0, k0) decays into a plasma wave (ωp, kp) and another light wave (ω0ωp, k0kp).

From an equivalent viewpoint, the process begins with a small density perturbation, Δme, which, when coupled with the quiver motion, eqn [13] , drives a current J = Δmeeve. This current then becomes the source term for the wave equation (eqn [91]) , driving the scattered light wave. The ponderomotive force, due to the beating of the incident and scattered light wave, enhances the density perturbation, creating a plasma wave and the process begins anew. In three dimensions, a plasma wave can be driven when transverse self-focusing and stimulated Raman scattering occur together, a process called the self-modulated wakefield instability.

Two conditions must be satisfied for self-modulation to occur in the plasma. First, the laser pulse must be long compared to the plasma wave, Lλp This allows the Raman instability time to grow, and it allows for feedback from the plasma to the laser pulse to occur. Second, the laser must be intense enough for relativistic self-focusing to occur, P > Pc, so that the laser can be locally modified by the plasma. Under these conditions, the laser can form a large plasma wave useful for accelerating electrons.

As the long laser pulse enters the plasma, it will begin to drive a small plasma wave due to either forward Raman scattering or the laser wakefield effect from the front of the laser pulse. This small plasma wave will have regions of higher and lower density with both longitudinal and radial dependence. That is, the plasma wave will be three-dimensional in nature with a modulation along the propagation direction of the laser and a decay in the radial direction to the ambient density (see Figure 11 ) . The importance of this lies with how it affects the index of refraction in the plasma. In the regions of the plasma wave where the plasma density is lower, the radial change in the index of refraction is negative, ∂n(r)/∂r < 0. This means that this part of the plasma acts like a positive lens and focuses the laser. Whereas regions of the plasma wave where the density is higher, ∂n(r)/∂r > 0, the opposite occurs and the laser defocuses. This has the effect of breaking up the laser pulse into a series of shorter pulses of length λp/2 which will be separated by the plasma period. The instability occurs because of how the plasma responds to this. Where the laser is more tightly focused, the ponderomotive force will be greater and will tend to expel more electrons. This decreases the density in these regions even further, resulting in more focusing of the laser. This feedback rapidly grows, hence the instability.

Illustration 11 . The plasma wave generated by a SMLWFA is three-dimensional in nature. Note that the darker regions correspond to areas of higher plasma density. The graphs to the right represent lineouts of the plasma density longitudinally and radially at the indicated points. (Reproduced with permission from Wagner R (1998) Laser–plasma electron accelerators and nonlinear relativistic optics. PhD thesis, University of Michigan.)

The phase velocity of the plasma wave in the case of forward scattering is equal to the group velocity of the beat wave, which for low-density plasma is close to the speed of light, as can be seen from the relation:

where eqn [94] and ω p 2 ≪ ω 2 were used to show that η is close to unity. Such relativistic plasma waves can also be driven by short pulses (ττp). In this case, the process is referred to as laser–wakefield generation, referring to the analogy with the wake driven by the bow of a boat moving through water, but the mechanism is similar (except it has the advantage that the plasma wave is driven linearly instead of as an instability).

In either case, the resulting electrostatic plasma wave can continuously accelerate relativistic electrons with enormous acceleration gradients. The gradient can be estimated from eqn [92] and the fact that because

corresponding to 1 GeV/cm for me = 10 18 cm −3 . Because this gradient is four orders of magnitude greater than achieved by conventional accelerators (based on fields driven by radio-frequency waves pumped into metal cavities), laser-driven plasma accelerators have received considerable recent attention. They have been shown to accelerate an amount of electron charge (100 nC) comparable to that from conventional accelerators and to have superior transverse geometrical emittance (product of divergence angle and spotsize, similar to the F/# in light optics). However, their longitudinal emittance is currently much inferior, energy spreads of 100%. They have been shown to be useful for much of the same applications: radio-isotope production, radiation chemistry, as well as X-ray, proton, and neutron generation. Once the longitudinal emittance can be reduced, they may be advantageous for, among other applications, injectors (especially of short-lived unstable particles) into larger conventional accelerators for high-energy physics research and light sources, and, as discussed in the section on radiation from relativistic electrons about, as stand-alone all-optically driven ultrashort-pulse duration X-ray sources.

The SIMLAC code has been used to study wakefield generation and laser propagation in the limit une 2 ≪ 1. It draws from nonlinear optics models and treats propagation in the group velocity frame. In this idealized model (which assumes perfect Gaussian beams), the pulse and wake are maintained over long enough propagation distances to accelerate an electron to GeV energy, as shown in Figure 12 . A three-dimensional envelope equation for the laser field was derived that includes nonparaxial effects, wakefields, and relativistic nonlinearities.

Figure 12 . The ‘standard’ resonant wakefield simulated with SIMLAC, a code that moves at the light pulse's group velocity. (Reproduced with permission from Umstadter D (2001) Review of physics and applications of relativistic plasmas driver by ultra-intense lasers. Physics Plasmas 8: 1774.)

The resonant wakefield has been characterized experimentally by temporal interferometry, as shown in Figure 13 . However, this was done only for the tight-focusing case in which the laser spotsize is much smaller than the plasma wave wavelength (r1λp) and thus the transverse wakefield was much greater than the longitudinal wakefield.

Figure 13 . Typical result of a phase shift measurement to study a resonantly excited laser wakefield plasma wave by means of time-domain interferometry. Parts (A) and (B) have different color scales. The bottom graph is a line out of part (B) along the laser axis. (Reproduced with permission from Marquès JR, Dorchies F, Audebert P, Ceindre JP, Amiranoff F, Gauthier JC, Hammoniaux G, Antonetti A, Chessa P, Mora PTM and Antonson J (1997) Frequency increase and damping of nonlinear electron plasma oscillations in cylindrical symmetry. Physics Review Letters 78: 3463. Copyright (1995) by the American Physical Society.)

A typical experimental setup, used to study electron acceleration, is shown in Figure 14 .

Graphique 14 . Artistically enhanced photograph of the acceleration of an electron beam by a laser interacting with a gas jet inside a vacuum chamber. The laser crosses the picture from left to right and is focused by a parabolic mirror (right side of the picture). The supersonic nozzle (shown in the middle of the picture) is positioned with micron accuracy with a 3-axis micropositioner. The e-beam makes a small spot on a white flourescent (LANEX) screen, shown in the upper left-hand corner of the picture. (Reproduced with permission from Umstadter D (2001) Review of physics and applications of relativistic plasmas driver by ultra-intense lasers. Physics Plasmas 8: 1774, with permission from the American Institute of Physics.)

Dramatic reduction of the angular divergence of a laser accelerated electron beam was observed with increasing laser power above the relativistic self-focusing threshold, as shown in Figure 15 .

Graphique 15 . Images of the spatial profiles of the electron beam measured by a ccd camera imaging a LANEX screen at a distance of 15 cm from the gas jet for various laser powers. The divergence angle of the beam decreases to a value of Δθ=1° at a power of 2.9 TW, corresponding to a transverse geomtrical emittance of just ε ≲ 0.06π mm-mrad. (Reproduced with permission from Umstadter D (2001) Review of physics and applications of relativistic plasmas driver by ultra-intense lasers. Physics Plasmas 8: 1774, with permission from the American Institute of Physics.)


THE BIO-ULTRACARBOFLUID PROCESS

C. Skarvelakis , . G. Antonini , in Biomass for Energy and the Environment , 1996

Results of viscosity regulation

Then, viscosity of slurry depends upon its composition. Generally, it increases with a charcoal or fuel-oil concentration increase and decreases with an increase of water or additive concentration ( Skarvelakis, C., 1992 ).

According to the principle of viscosity regulation described above, two regulators (fluids or solids) are necessary. Viscosity measurement has shown that water could be a good regulator for decreasing viscosity. Althought an additive may decrease viscosity, it is high costmeans that it use unlikely. The solid content increases the viscosity of slurry. The mixture after centrifugation (charcoal/water/fuel-oil), ( Fig. 1 ) is rich in charcoal (55% to 60%) when compared to charcoal concentration in Bio-UCF slurry (40% to 50%) and and therefore appears a better option than charcoal as a regulator. Numerous tests have been performed in order to confirm the regulation process of slurry viscosity.

Figure 3 exhibits an example of Bio-UCF viscosity regulation with the addition of water. An initial volume of water is introduced, destined to incite the first reaction of slurry viscosity. It is shown ( fig. 3 ) that instruction an of 0.150 Pa.s is obtained with very good precision. Water can therefore be used as a fluid regulator for decreasing viscosity. Other tests have been performed in order to increase the viscosity of a very fluid slurry.

Fig. 3 . Viscosity regulation of Bio-UCF

After viscosity regulation, combustion mixture is kept in storage in an agitated tank, in readiness to feed a boiler for combustion tests.