Astronomie

Qu'est-ce qui fait que la Terre a de la gravité ?

Qu'est-ce qui fait que la Terre a de la gravité ?

Je me suis toujours demandé comment notre planète Terre ou toute autre chose en forme de sphéroïde dans notre univers a la gravité ?

A-t-il un petit trou noir sur son noyau lui faisant avoir une force gravitationnelle ?

Prenons l'exemple de notre planète : qu'est-ce qui la fait avoir de la gravité ?


Tout corps massif (c'est-à-dire un corps ayant une masse) comme les étoiles, les planètes, les lunes et tout atome de l'univers possède ce qu'on appelle un potentiel gravitationnel qui entraîne sa gravité. Ceci est décrit par la loi de la gravité de Newton. Pourquoi les masses causent la gravité, nous ne savons pas.

Donc, en bref, la masse de la terre lui fait avoir de la gravité.


Tout ce qui a une masse aura de la gravité (Exposer un phénomène appelé gravitation) pas seulement des trous noirs. Une façon de comprendre la gravité a été avancée par Newton comme sa loi de la gravitation. Comme @christo l'a dit, on ne sait pas clairement pourquoi il a de la gravité.

Une façon plus générique de le dire serait de dire que tout ce qui a une masse courbe l'espace qui l'entoure. La force ou la gravité que vous ressentiriez peut être considérée comme la façon dont vous êtes obligé de suivre les lignes courbes au lieu de votre chemin prévu. C'est ainsi que la théorie de la relativité générale d'Einstein explique la gravitation.

En mécanique quantique, il est supposé que la gravité est causée par l'échange de particules appelées gravitons, pensez-y comme la façon dont vous joueriez au catch avec vos amis. Plusieurs objets ayant une certaine masse lançant de petites boules appelées gravitons les uns aux autres. Il n'y a pas encore de preuve de l'existence des gravitons, mais cela explique beaucoup de choses dans le domaine quantique.


La terre est faite de BEAUCOUP de particules, ces particules obtiennent quelque chose qui s'appelle la masse, d'une chose appelée le champ de Higgs, cette masse est la gravité de quelque chose, la terre a sa masse, et la masse déforme l'espace-temps, comme lorsque vous poussez votre doigt sur votre lit, cela crée une courbe qui descend, cela se produit pour l'espace et les choses sont attirées par la terre.

Ce qui est excitant, c'est que tout a une masse ! Même nous, mais notre masse, comme quelques dizaines de kilogrammes, est trop petite pour créer une attraction gravitationnelle, pour attirer d'autres choses, même à seulement un centimètre.


Question d'approfondissement : Pourquoi la Terre tourne-t-elle ?

Nous passons notre vie sur un globe en rotation – il ne faut que 24 heures pour le remarquer, la nuit succédant au jour et le cycle se répète. Mais qu'est-ce qui fait tourner la Terre sur son axe ?

La réponse commence par les forces qui ont formé notre système solaire.

Une étoile naissante rassemble un disque de poussière et de gaz autour d'elle, a déclaré Kevin Luhman, professeur adjoint d'astronomie à Penn State. Au fur et à mesure que les choses fusionnent, l'orbite gravitationnelle de l'étoile fait tourner la poussière et le gaz. "Tout amas qui se forme dans ce disque va naturellement avoir une sorte de rotation", a déclaré Luhman.

Au fur et à mesure que la touffe s'effondre sur elle-même, elle commence à tourner de plus en plus vite à cause de ce qu'on appelle la conservation du moment angulaire. Les patineurs artistiques exploitent cette loi lorsqu'ils rapprochent leurs bras de leur corps pour accélérer leur vitesse de rotation, a expliqué Luhman. Étant donné que la gravité tire vers l'intérieur de toutes les directions de manière égale, la touffe amorphe, si elle est suffisamment massive, deviendra éventuellement une planète ronde. L'inertie maintient alors cette planète en rotation sur son axe à moins que quelque chose ne se produise pour la perturber. "La Terre continue de tourner parce qu'elle est née en rotation", a déclaré Luhman.

Différentes planètes ont des taux de rotation différents. Mercure, le plus proche du soleil, est ralenti par la gravité du soleil, a noté Luhman, n'effectuant qu'une seule rotation dans le temps qu'il faut à la Terre pour tourner 58 fois. D'autres facteurs affectant la vitesse de rotation incluent la rapidité de la formation initiale d'une planète (un effondrement plus rapide signifie une plus grande quantité de moment angulaire conservée) et les impacts des météorites, qui peuvent ralentir une planète ou la déstabiliser.

La rotation de la Terre, a-t-il ajouté, est également affectée par la force de marée de la lune. À cause de la Lune, la rotation de la Terre ralentit à un rythme d'environ 1 milliseconde par an. La Terre a tourné à un rythme plus rapide dans le passé, suffisamment pour qu'à l'époque des dinosaures, une journée durait environ 22 heures.

En plus de ralentir la rotation de la Terre, la force des marées de la Lune fait que la Lune s'éloigne lentement de la Terre, à un rythme d'environ 1 millimètre par an. Dans un passé lointain, la lune était plus proche. "Il aurait semblé beaucoup plus grand dans notre ciel qu'il ne le fait maintenant", a déclaré Luhman.

Dans des millions d'années, a-t-il ajouté, le cycle d'un jour sur Terre s'étendra probablement sur 25 ou 26 heures. Les gens devront attendre encore un peu le lever du soleil.


Qu'est-ce qui fait que la Terre a de la gravité ? - Astronomie

Le soleil et la lune affectent l'eau de notre planète, c'est pourquoi nous avons des marées.

Certains sont plus forts que d'autres comme l'explique l'astronome de Norfolk, Mark Thompson.

Vous vous demandez peut-être pourquoi les marées de printemps à Norfolk sont souvent très dramatiques. Eh bien, c'est à cause du Soleil et de la Lune.

Nous savons tous que notre plus proche voisin dans l'espace est la Lune.

En moyenne, c'est à environ 380 000 km et bien que cela semble un très long chemin, il est encore capable d'avoir un impact très important sur nos vies.

Comme tous les objets dans l'espace, la Lune a de la gravité. La gravité est la force qui nous maintient sur Terre et nous empêche de flotter dans l'espace.

Il maintient la Terre dans son orbite autour du Soleil et fait voyager le Soleil au milieu de notre galaxie de la Voie Lactée.

Alors que la gravité de la Terre tire sur la Lune, la gravité de la Lune tire également sur la Terre. Cette attraction gravitationnelle provoque l'apparition d'un renflement sur la Terre alors que la Lune tire très légèrement cette partie vers elle.

Nous ne remarquons pas vraiment cela quand c'est la terre mais quand c'est la mer, nous voyons un effet beaucoup plus dramatique.

La mer semble monter et nous voyons cela comme une marée haute.

Un effet similaire est vu directement en face de l'autre côté de la Terre.

Alors que la Terre tourne sur son axe, nous vivons ces deux marées hautes chaque jour. Entre cela, nous vivons une marée basse.

Grandes marées à Norfolk


Les grandes marées de printemps soulèvent l'Albatros à Wells-next-the-Sea. Photo de Wells Harbour.

Avez-vous entendu parler des marées de printemps et de Neap et vous êtes-vous demandé ce qu'elles sont?

Lorsque la Lune est alignée avec le Soleil et la Terre, nous subissons notre marée haute habituelle depuis la Lune, mais la gravité du Soleil ajoute à la force et rend la marée encore plus haute.

C'est à ce moment que nous vivons une marée de printemps.

Lorsque le Soleil et la Lune sont à 90 degrés l'un de l'autre (comme lorsque le Soleil se couche et que la Lune est haute dans le ciel), nous voyons la plus basse des marées hautes, ou marée basse.

Nous avons deux grandes marées chaque mois et deux marées mortes chaque mois. Non seulement les marées ont un effet sur les navires et la pêche, mais les marées sont très importantes pour la vie en mer.


Que se passerait-il si la Terre était en fait plate ?

Si la Terre était plate, vous le sauriez, car beaucoup de choses fonctionneraient différemment. Crédit : Pexels

Bienvenue dans la nouvelle année 2018. La Terre a encore une fois fait une révolution autour du soleil. Mais pas si vite. Si vous souscrivez à l'idée d'une Terre plate, alors vous penseriez que rien de tel n'est arrivé, car le soleil tourne en cercle autour du ciel.

Les humains savent depuis des milliers d'années que la planète est ronde, mais la croyance en une Terre plate refuse de mourir. Des membres de la Flat Earth Society et plusieurs célébrités, dont le rappeur d'Atlanta B.o.B et le joueur de la NBA Kyrie Irving, affirment avoir de telles croyances. Examinons donc comment les principes bien connus de la physique et de la science fonctionneraient (ou non) sur une Terre plate.

Tout d'abord, une planète en crêpes pourrait ne pas avoir de gravité. On ne sait pas comment la gravité fonctionnerait, ou serait créée, dans un tel monde, explique James Davis, géophysicien à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia. C'est un gros problème, car la gravité explique un large éventail d'observations terrestres et cosmiques. La même force mesurable qui fait tomber une pomme d'un arbre fait également tourner la lune autour de la Terre et toutes les planètes autour du soleil.

Les gens qui croient en une Terre plate supposent que la gravité tirerait vers le bas, mais il n'y a aucune preuve suggérant que cela fonctionnerait de cette façon. Ce que nous savons de la gravité suggère qu'elle tirerait vers le centre du disque. Cela signifie qu'il ne tirerait vers le bas qu'à un seul point au centre du disque. Au fur et à mesure que vous vous éloigniez du centre, la gravité tirait de plus en plus horizontalement. Cela aurait des effets étranges, comme aspirer toute l'eau vers le centre du monde, et faire pousser les arbres et les plantes en diagonale, puisqu'ils se développent dans le sens opposé à la force de la gravité.

Ensuite, il y a le soleil. Dans le modèle scientifiquement étayé du système solaire, la Terre tourne autour du soleil car ce dernier est beaucoup plus massif et a plus de gravité. Cependant, la Terre ne tombe pas dans le soleil car elle se déplace sur une orbite. En d'autres termes, la gravité du soleil n'agit pas seule. La planète se déplace également dans une direction perpendiculaire au remorqueur gravitationnel de l'étoile s'il était possible de désactiver cette gravité, la Terre tirerait en ligne droite et la sortirait du système solaire. Au lieu de cela, la quantité de mouvement linéaire et la gravité du soleil se combinent, ce qui donne une orbite circulaire autour du soleil.

Le modèle de la Terre plate place notre planète au centre de l'univers, mais ne suggère pas que le soleil orbite autour de la Terre. Au contraire, le soleil tourne au-dessus du monde comme un carrousel, diffusant de la lumière et de la chaleur vers le bas comme une lampe de bureau. Sans le moment linéaire et perpendiculaire qui aide à générer une orbite, on ne sait pas quelle force garderait le soleil et la lune planer au-dessus de la Terre, dit Davis, au lieu de s'écraser dessus.

De même, dans un monde plat, les satellites ne seraient probablement pas possibles. Comment orbiteraient-ils autour d'un avion ? "Il y a un certain nombre de missions satellites dont dépend la société et qui ne fonctionneraient tout simplement pas", a déclaré Davis. Pour cette raison, dit-il, "Je ne peux pas imaginer comment le GPS fonctionnerait sur une Terre plate."

Comment certains Flat Earthers cartographient la planète. L'Arctique est au centre, et un « mur de glace » sur les bords empêche soi-disant les gens de tomber. Crédit : Wiki Commons

Si le soleil et la lune tournent autour d'un côté d'une Terre plate, il pourrait vraisemblablement y avoir une procession de jours et de nuits. Mais cela n'expliquerait pas les saisons, les éclipses et bien d'autres phénomènes. Le soleil devrait également être plus petit que la Terre afin de ne pas brûler ou heurter notre planète ou la lune. Cependant, nous savons que le soleil fait plus de 100 fois le diamètre de la Terre.

Enlever le ciel et la terre

Profondément sous terre, le noyau solide de la Terre génère le champ magnétique de la planète. Mais dans une planète plate, cela devrait être remplacé par autre chose. Peut-être une feuille plate de métal liquide. Cela, cependant, ne tournerait pas de manière à créer un champ magnétique. Sans champ magnétique, les particules chargées du soleil grilleraient la planète. Ils pourraient dépouiller l'atmosphère, comme ils l'ont fait après que Mars a perdu son champ magnétique, et l'air et les océans s'échapperaient dans l'espace.

Le mouvement des plaques tectoniques et la sismicité dépendent d'une Terre ronde, car ce n'est que sur une sphère que toutes les plaques s'emboîtent de manière sensée, explique Davis. Les mouvements des plaques d'un côté de la Terre provoquent des mouvements de l'autre. Les zones de la Terre qui créent la croûte, comme la dorsale médio-atlantique, sont contrebalancées par des endroits qui consomment la croûte, comme les zones de subduction. Sur une Terre plate, rien de tout cela ne pourrait être expliqué de manière adéquate. Il faudrait aussi qu'il y ait une explication à ce qui arrive aux assiettes au bout du monde. On pourrait imaginer qu'ils pourraient tomber, mais cela mettrait probablement en péril le mur proposé qui empêche les gens de tomber du monde en forme de disque.

L'une des bizarreries les plus flagrantes est peut-être que la carte proposée de la Terre plate est totalement différente. Il place l'Arctique au centre tandis que l'Antarctique forme un "mur de glace" sur les bords. Dans un tel monde, les voyages seraient très différents. Voler de l'Australie à certaines parties de l'Antarctique prendrait, par exemple, une éternité – vous devrez traverser l'Arctique et les deux Amériques pour vous y rendre. De plus, certains exploits du monde réel, tels que voyager à travers l'Antarctique (ce qui a été fait à plusieurs reprises), seraient impossibles.

Contrairement à la croyance populaire, c'est une idée fausse que de nombreuses sociétés de personnes sérieuses et instruites ont jamais réellement cru à la théorie de la Terre plate. « À quelques exceptions près, aucune personne instruite dans l'histoire de la civilisation occidentale à partir du troisième siècle avant JC ne croyait que la Terre était plate », a noté l'historien Jeffrey Burton Russell en 1997. « Une Terre ronde apparaît au moins dès le sixième siècle. J.-C. avec Pythagore, qui fut suivi d'Aristote, d'Euclide et d'Aristarque, entre autres en observant que la terre était une sphère."

Comme l'a écrit le scientifique et écrivain Stephen Jay Gould, l'idée que de nombreuses personnes, y compris les Espagnols et Christophe Colomb, croyaient que la Terre était plate a été largement concoctée par des écrivains du XIXe siècle tels que Washington Irving, Jean Letronne et d'autres. Letronne était « un universitaire aux forts préjugés anti-religieux… qui s'est intelligemment inspiré à la fois pour déformer les pères de l'église et leurs successeurs médiévaux comme croyant en une terre plate », a noté Russell.

Quoi qu'il en soit, s'il est amusant d'imaginer des scénarios contrefactuels, la science procède en proposant des théories pour expliquer les observations. En ce qui concerne ces théories, plus c'est simple, mieux c'est, dit Davis. L'idée de la Terre plate, cependant, commence clairement par l'idée que la planète est plane, puis tente de déformer d'autres observations à son avantage. Vous pouvez trouver des explications étranges pour des phénomènes individuels dans ce cadre, dit Davis, mais "ça s'effondre assez rapidement".


Champs de force

La Terre possède deux champs de force principaux : la gravité et le magnétisme.

La gravité

La gravité est la force à distance qui attire les objets de masse les uns vers les autres. La force de gravité de la Terre maintient notre atmosphère, nos océans et tout le reste.

Atmosphère perdue

Certaines planètes et lunes qui ont moins de gravité que la Terre ont perdu leur atmosphère parce qu'elle n'était pas suffisante pour maintenir le gaz près de la surface.

Vitesse d'échappement

Lorsque vous lancez une balle ou tirez une balle vers le haut, elle ralentira en raison de la gravité de la Terre, jusqu'à ce qu'elle retombe finalement au sol. Vous devrez tirer sur l'objet à 40 248 km/h (25 009 mph) pour qu'il échappe à la gravité terrestre et s'envole dans l'espace. C'est ce qu'on appelle la vitesse de fuite de la Terre.

Champ magnétique

La Terre est comme un aimant géant avec un pôle magnétique près du pôle Nord et l'opposé près du pôle Sud. Le pôle nord d'un aimant cherche le pôle nord magnétique. À travers les âges, les indications sont que les pôles ont changé de direction. Personne ne sait pourquoi cela s'est produit.

La rotation de la Terre et le fait que le noyau de la Terre soit en fer sont des facteurs majeurs dans la création du champ magnétique.

Une chose que le champ magnétique fait est d'attirer les particules chargées qui ont été émises par le Soleil. La focalisation de ces particules aux pôles peut aider à éviter que nous soyons endommagés par les particules à haute énergie.

Ces particules font briller l'air de la haute atmosphère. C'est ce qu'on appelle les aurores boréales (aurores boréales) ou australes (aurores australes).


Alors, comment les astronautes flottent-ils dans l'espace si l'attraction de la gravité est si forte ? Les astronautes ne flottent pas vraiment. Ils sont attirés par la gravité terrestre de la même manière que le reste d'entre nous.

Mais ils sont aussi en orbite autour de la Terre, ou se déplacent latéralement. C'est ce qu'on appelle la force centrifuge. Ce mouvement latéral les éloigne en fait de la Terre en même temps que la Terre les tire vers le bas, il semble donc qu'ils flottent.


La vitesse de la lumière est-elle modifiée par la gravité ?

J'ai évidemment une question en espérant que vous ayez une réponse.

Ma connaissance de l'astronomie est très mince. Cela dit, j'essayais de comprendre le monde de la gravité. Ce faisant, je suis tombé sur une question pour laquelle je n'ai pu trouver aucune information pertinente. Je comprends que nous pouvons déterminer la distance d'une année-lumière en fonction de la vitesse de la lumière et de la distance parcourue par la lumière à travers une année terrestre standard. Ma question date de plus d'un an. Lorsque vous parlez de la lumière se déplaçant sur de grandes distances, la lumière ne se déplacerait-elle pas à des vitesses différentes selon la force, la faiblesse ou l'inexistence du champ gravitationnel traversé par la lumière.

Par exemple, lorsque nous mesurons la distance entre nous (la Terre) et d'autres corps célestes, ne voyons-nous pas des objets si loin qu'au moment où la lumière de ces objets atteint la Terre, elle aurait traversé de nombreuses bulles différentes de l'espace et le temps. Ainsi, si un trou noir, par exemple, se trouvait à proximité du chemin entre les objets observés et la terre, la lumière ne se déplacerait-elle pas beaucoup plus lentement à travers la gravité entourant le trou noir. Et ainsi allonger la durée de voyage de la lumière du point de vue du spectateur en dehors du champ de gravité. L'effet ferait apparaître l'objet opposé au trou noir beaucoup plus loin qu'il ne l'est physiquement. Puisque nous ne pouvons pas voir un trou noir, alors nous supposerions simplement que la distance est en fait si loin.

Répondre:

La réponse courte est non, la vitesse de la lumière est inchangée par la gravité. Dans la théorie de la relativité générale d'Einstein, l'espace et le temps peuvent être visualisés comme une construction à quatre dimensions qui se déforme sous l'influence de la gravité. Si, par exemple, la lumière voyage d'une étoile lointaine vers la Terre et passe par un trou noir, le chemin de la lumière se courbera en passant par le trou noir, ce qui allongera son temps de trajet. La vitesse réelle de la lumière, cependant, est inchangée.


Quelles sont les causes des aurores boréales ? Les scientifiques savent enfin avec certitude

Les aurores boréales (aurores boréales) illuminent le ciel de Reinfjorden à Reine, sur les îles Lofoten dans le cercle polaire arctique en 2017.

Jonathan Nackstrand/AFP via Getty Images

Rien ne peut gâcher notre joie dans les aurores boréales, ou aurores boréales, ces rubans de lumière bleue, verte et violette qui cascadent du ciel. Ne sachant même pas avec certitude ce qui les cause.

Les physiciens ont longtemps spéculé sur ce qui est à l'origine de ce phénomène lumineux très spécifique qui se produit dans les régions polaires de la Terre.

Un article publié dans la revue Communication Nature cette semaine suggère que le spectacle de lumière naturelle commence lorsque des perturbations sur le soleil tirent sur le champ magnétique de la Terre. Cela crée des ondulations cosmiques connues sous le nom d'ondes d'Alfvén qui lancent des électrons à grande vitesse dans l'atmosphère terrestre où elles créent l'aurore.

"Il a été en quelque sorte théorisé que c'est là que se produit l'échange d'énergie", a déclaré Gregory Howes, professeur agrégé de physique et d'astronomie à l'Université de l'Iowa. "Mais personne n'avait jamais fait de démonstration définitive que les ondes d'Alfvén accélèrent réellement ces électrons dans les conditions appropriées que vous avez dans l'espace au-dessus de l'aurore."

Comment l'aurore se forme

Le soleil est volatil et des événements violents tels que des tempêtes géomagnétiques peuvent se répercuter dans l'univers.

Dans certains cas, les perturbations du soleil sont si fortes qu'elles s'appuient sur le champ magnétique terrestre comme un élastique, l'éloignant de notre planète.

Mais, comme un élastique tendu lorsqu'il est relâché, le champ magnétique revient et la force de ce recul crée de puissantes ondulations connues sous le nom d'ondes d'Alfvén à environ 80 000 milles du sol. À mesure que ces ondes se rapprochent de la Terre, elles se déplacent encore plus rapidement grâce à l'attraction magnétique de la planète.

Sur la même autoroute spatiale, des électrons voyagent également vers la Terre, mais pas aussi vite que les ondes d'Alfvén.

Parfois, des électrons font du stop sur ces vagues ultra-rapides d'Alfvén, atteignant des vitesses aussi élevées que 45 millions de miles par heure alors qu'elles dévalent vers le bas.

"Pensez au surf", a déclaré Jim Schroeder, professeur adjoint de physique au Wheaton College et auteur principal de l'article. "Pour surfer, vous devez pagayer à la bonne vitesse pour qu'une vague océanique vous soulève et vous accélère, et nous avons constaté que les électrons surfaient. S'ils se déplaçaient à la bonne vitesse par rapport à la vague, ils le feraient être ramassé et accéléré."

Une illustration montre comment les électrons « surfent » sur le passage des ondes d'Alfvén, qui lancent des électrons à grande vitesse dans l'atmosphère terrestre où ils créent l'aurore. Austin Montelius/Collège des arts libéraux et des sciences, Université de l'Iowa masquer la légende

Une illustration montre comment les électrons « surfent » sur le passage des ondes d'Alfvén, qui lancent des électrons à grande vitesse dans l'atmosphère terrestre où ils créent l'aurore.

Austin Montelius/Collège des arts libéraux et des sciences, Université de l'Iowa

Lorsque les électrons atteignent la fine couche supérieure de la Terre, ils entrent en collision avec des molécules d'azote et d'oxygène, les envoyant dans un état excité. Les électrons excités finissent par se calmer et libérer de la lumière, ce que nous considérons comme l'aurore.

Ce que l'expérience a montré

Alors que les scientifiques pensaient depuis des décennies que les ondes d'Alfvén étaient responsables de l'accélération des électrons, cette expérience en laboratoire a produit la seule preuve définitive.

"Personne n'avait jamais mesuré cela auparavant entre les électrons et les ondes d'Alfvén", a déclaré Schroeder à NPR.

Les chercheurs ont utilisé ce que l'on appelle le grand dispositif à plasma au Basic Plasma Science Facility de l'Université de Californie à Los Angeles pour recréer l'interaction entre les ondes d'Alfvén et les électrons.

Espace

Le vaisseau spatial de la NASA a effectué un survol de la plus grande lune du système solaire

Une telle étude aurait été impossible dans l'espace étant donné que les chercheurs ne peuvent pas prédire quand les aurores se produiront et ne seraient pas en mesure de tenir compte d'autres facteurs dans le cosmos, ont-ils déclaré.

Les chercheurs ont suggéré que leurs découvertes pourraient aider à comprendre plus largement comment les particules sont énergisées et leur donner également une image plus claire de la façon dont les événements sur le soleil affectent l'espace proche de la Terre ainsi que l'infrastructure technologique que nous y avons, comme les satellites.

Pour Schroeder, ce type de recherche présente un autre avantage beaucoup plus simple.

"Cela fait appel à notre sens de la crainte et de l'émerveillement", a-t-il déclaré. "Nous sommes captivés par les aurores depuis des milliers d'années et regardons le ciel nocturne et apprécions leur beauté. Et j'ai toujours trouvé que mieux comprendre comment quelque chose est créé améliore mon appréciation de cette beauté."


Quelles sont les causes des marées ?

Les marées font référence à la montée et à la descente de la surface de nos océans. Elle est causée par les forces d'attraction des champs gravitationnels de la Lune et du Soleil ainsi que par la force centrifuge due à la rotation de la Terre. Au fur et à mesure que les positions de ces corps célestes changent, les hauteurs des surfaces changent également. Par exemple, lorsque le Soleil et la Lune sont alignés avec la Terre, les niveaux d'eau à la surface des océans en face d'eux sont tirés et augmentent ensuite.

La Lune, bien que beaucoup plus petite que le Soleil, est beaucoup plus proche. Or, les forces gravitationnelles diminuent rapidement à mesure que la distance entre deux masses s'élargit. Ainsi, la gravité de la Lune a un effet plus important sur les marées que le Soleil. En fait, l'effet du Soleil n'est qu'environ la moitié de celui de la Lune.

Étant donné que la masse totale des océans ne change pas lorsque cela se produit, une partie qui a été ajoutée aux régions des hautes eaux doit provenir de quelque part. Ces régions appauvries en masse connaissent alors de faibles niveaux d'eau. Par conséquent, si l'eau sur une plage près de chez vous avance, vous pouvez être sûr que dans d'autres parties du monde, elle recule.

La plupart des illustrations contenant le Soleil, la Lune, la Terre et les marées représentent les marées les plus prononcées dans les régions proches ou à l'équateur. Au contraire, c'est en fait dans ces régions que la différence entre la marée haute et la marée basse n'est pas aussi grande que celle des autres endroits du monde.

En effet, le renflement de la surface des océans suit le plan orbital de la Lune. Or, ce plan n'est pas aligné avec le plan équatorial de la Terre. Au lieu de cela, il fait en fait un angle de 23 degrés par rapport à lui. Cela permet essentiellement aux niveaux d'eau à l'équateur de basculer dans une plage relativement plus petite (par rapport aux plages d'autres endroits) car la lune en orbite tire l'eau des océans.

Toutes les marées ne sont pas causées par les positions relatives de ces corps célestes. Certains plans d'eau, comme ceux qui sont relativement peu profonds par rapport aux océans, subissent des changements de niveau d'eau en raison des variations de la pression atmosphérique environnante. Il existe également d'autres situations extrêmes dans lesquelles les marées se manifestent mais n'ont rien à voir avec le positionnement astronomique.

Un raz de marée ou un tsunami, par exemple, utilise le mot « marée » et présente en fait une montée et une chute des niveaux d'eau (en fait, c'est très perceptible). Cependant, ce phénomène est entièrement causé par un déplacement d'une énorme quantité d'eau en raison de tremblements de terre, d'éruptions volcaniques, d'explosions sous-marines et autres. Toutes ces causes ont lieu à la surface de la Terre et n'ont rien à voir avec la Lune ou le Soleil.

Une étude approfondie des marées a été menée par Isaac Newton et incluse dans son ouvrage publié intitulé Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica.

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Il y a plus à ce sujet à la NASA. Voici quelques sources :

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Quelle est la vitesse de la gravité ?

"Le seul problème avec la vitesse de la lumière, c'est qu'elle arrive trop tôt le matin." -Danny Nevrath

L'une des questions les plus courantes qu'on me pose est de savoir si la gravité est instantané, ou s'il existe une limite de vitesse à la vitesse à laquelle la force de gravité peut se déplacer. C'est ne pas une question aussi simple qu'il y paraît à première vue.

Après tout, nous savons à quelle vitesse lumière voyage, et si le Soleil venait à disparaître soudainement, nous en recevrions encore de la lumière pendant un peu plus de 8 minutes après sa disparition ! Mais qu'en est-il de la gravité et de l'orbite de la Terre ? La Terre s'envolerait-elle simplement en ligne droite, comme une boule de poi tournoyée à l'instant où une ficelle se romprait ?

Ou continuerait-il à se déplacer sur son orbite planétaire pendant un certain temps, et subirait-il peut-être des effets plus intéressants ? Croyez-le ou non, c'est l'un des plus sévère différences entre la théorie de la gravité à l'ancienne de Newton et la relativité générale d'Einstein. Selon Newton, vous avez deux masses séparées par une distance, et cela détermine la force. Vous enlevez une de ces masses, et la force s'en va. Immédiatement. Fin de l'histoire.

Mais en relativité générale, les choses sont beaucoup plus complexe et très différent de la simple image newtonienne que vous avez probablement apprise au lycée ou à l'université.

Tout d'abord, ce n'est pas Masse, en soi, qui provoque la gravité. Au contraire, toutes les formes d'énergie (y compris la masse) affectent la courbure de l'espace. Ainsi, pour le Soleil et la Terre, la masse incroyablement grande du Soleil domine la courbure de l'espace, et la Terre se déplace en orbite le long de cet espace incurvé, comme tous les autres corps du système solaire.

Si vous supprimiez simplement le Soleil, le faisant (d'une manière ou d'une autre) disparaître, que se passerait-il ? En relativité générale, il est vrai que l'espace redeviendrait plat, mais il ne le ferait pas tout de suite en tout point. En fait, tout comme la surface d'un étang lorsque vous y laissez tomber quelque chose, elle redevient plate et les perturbations envoient des ondulations vers l'extérieur !

Dans la théorie de la gravité d'Einstein, ces ondulations se déplacent au vitesse de la lumière, pas instantanément. Cela nous dit que la distorsion de l'espace-temps due à la matière et à l'énergie - ainsi que changements dans cette distorsion - devrait se propager à c, et que la vitesse de la gravité doit être égale à la vitesse de la lumière dans le vide.

C'est une idée vraiment incroyable, et m'amène à poser une autre question. Pensez-y si la Terre était stationnaire, elle ressentirait les ondulations d'une certaine manière, mais si la Terre était en mouvement à la surface de l'espace, ne ressentirait-il pas les ondulations différemment ?

Il s'avère que même si Newton ne se soucie pas de votre vitesse, Einstein le fait. Le Soleil, tel qu'il est en ce moment, n'aura pas sa gravité affecter la Terre pendant encore 8+ minutes, et la gravité que la Terre ressent en ce moment la tirant vers le Soleil la tire en fait vers l'endroit où le Soleil était il y a plus de 8 minutes ! (Bizarre, n'est-ce pas ?)

Les changements dans la gravitation que subit la Terre sont dus au fait que les positions et les impulsions de tous les objets de l'Univers - y compris le Soleil - changent au fil du temps, modifiant la courbure de l'espace dans notre voisinage.

Vous voulez savoir quelque chose qui cloche ? Si c'était le seul chose qui était différente de la gravité newtonienne, la théorie d'Einstein serait fausse. Les prédictions que nous obtiendrions pour les orbites planétaires, basées sur l'endroit où se trouvaient des objets comme le Soleil et les autres planètes il y a plus de 8 minutes (ou quel que soit le temps de trajet de la lumière pour la planète en question) sont assez différentes même des observations d'un siècle il y a quelques années, la Relativité Générale aurait été immédiatement jugée fausse. Cet effet à lui seul exigeait que, si la théorie de Newton était juste, la vitesse de la gravité soit au moins 20 milliards de fois plus rapide que la vitesse de la lumière !

Mais il y a une autre pièce au puzzle.

La Terre, puisqu'elle est également en mouvement, « chevauche » en quelque sorte les ondulations qui traversent l'espace, de sorte qu'elle redescend à un endroit différent de celui où elle a été soulevée. Il semble que nous ayons deux effets : chaque objet rapidité affecte la façon dont il subit la gravité, de même que le changements qui se produisent dans les champs gravitationnels.

Ce qui est étonnant, c'est que les changements du champ gravitationnel ressentis par une vitesse de gravité finie et les effets des interactions dépendantes de la vitesse s'annulent. presque exactement! L'inexactitude de l'annulation est ce qui nous permet de déterminer, par observation, si le modèle « vitesse de gravité infinie » de Newton ou le modèle « vitesse de gravité = vitesse de la lumière » d'Einstein correspond à notre Univers.

Dans théorie, nous savons que la vitesse de la gravité doit être la même que la vitesse de la lumière. Mais la force de gravité du Soleil ici, par nous, est loin trop faible pour mesurer cet effet. En fait, cela devient vraiment difficile à mesurer, car si quelque chose bouge à un constant vitesse dans un constant champ gravitationnel, il n'y a aucun effet observable. Ce que nous voudrions, idéalement, c'est un système qui a un objet se déplaçant avec un changement de vitesse à travers un champ gravitationnel changeant. Qu'est-ce que cela prendrait?

Quelque chose d'intense, comme une étoile à neutrons en orbite autour d'un autre objet de masse stellaire extrêmement proche ! De temps en temps, nous avons beaucoup de chance, et une étoile à neutrons émet des éclairs de lumière très réguliers, pulsant avec une précision incroyable : cela en fait un pulsar !

Dans de très rares cas, nous avons même deux étoiles à neutrons en orbite ! Si l'une de ces étoiles à neutrons est un pulsar qui nous est destiné, nous pouvons tester si la gravité se déplace à la vitesse de la lumière ou non ! De manière assez incroyable, nous avons découvert plusieurs pulsars binaires indépendants avec cette configuration exacte !

Non seulement la source gravitationnelle (étoile n°1) se déplace, mais l'autre objet (étoile n°2) est en changeant sa vitesse, à mesure qu'il change de direction in orbit around the gravitational source! Remarkably, this effect causes the orbit to ever-so-slowly decay, which leads to time changes in the pulses!

The predictions from Einstein’s theory of gravity are incredibly sensitive to the speed of light, so much so that even from the very first binary pulsar system, PSR 1913+16 (or the Hulse-Taylor binary), we have constrained the speed of gravity to be equal to the speed of light with a measurement error of only 0.2%!

We were able to do a more direct measurement in 2002, when a chance coincidence lined up the Earth, Jupiter, and a very strong radio quasar (QSO J0842+1835) all along the same line-of-sight! As Jupiter moved between Earth and the quasar, the gravitational bending of Jupiter allowed us to measure the speed of gravity, ruling out an infinite speed and determining that the speed of gravity was between 2.55 × 10^8 and 3.81 × 10^8 meters-per-second, completely consistent with Einstein’s predictions.

But what we’d really love to be able to do is detect these gravitational waves directly.

The proposed Laser Interferometer Space Antenna (LISA) would have been sensitive to exactly these types of gravitational waves, and could have measured the speed of gravity directly. If you had asked about this just a decade ago, I would have told you that LISA should be taking data by 2018. Unfortunately, NASA pulled out of the project in 2011, and it looks like this will never become a reality, not for the next 20 years unless something changes.

So until then, it’s the indirect measurements from very rare pulsar systems that give us the tightest constraints, and tell us that the speed of gravity is between 2.993 × 10^8 and 3.003 × 10^8 meters per second, which is an amazing confirmation of General Relativity and a terrible difficulty for alternative theories of gravity that don’t reduce to General Relativity! (Sorry, Newton!) And now you know not only what the speed of gravity is, but where to look to figure it out!

An earlier version of this post originally appeared on the old Starts With A Bang blog at Scienceblogs.


Voir la vidéo: Quest ce qui or quest ce que? (Juillet 2021).