gravitation relative

[tierri]

J'ai un petit problème que je voudrais vous soumettre.
Cela concerne l'effet sur le temps lié à l'altitude.
On sait qu'avec l'altitude les objets en orbite voient leur temps propre s'écouler plus rapidement que sur terre.
J'imagine que cet effet s'accentue si l'on s'éloigne encore, pour les satellites l'effet est réduit mais impose déjà des corrections régulières, alors si l'on s'éloigne beaucoup l'effet doit devenir notablement important.

Il va venir un moment ou cela va me questionner sur la gravitation, imaginons une fusée se déplaçant dans l'espace là une distance respectable des galaxies, son temps propre s'écoule donc plus rapidement que sur terre.

Si la fusée perçoit la gravitation comme conforme aux prévisions de la RG, que verrons-nous depuis la terre ?
Depuis la terre le mouvement de la fusée nous semblera accéléré et les forces gravitationnelles subies par la fusée nous sembleront supérieures aux prévisions de la RG.

C'est cette différence d'écoulement des temps propres qui me préoccupe.
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[Deedee81]

Bonjour,

J'ai un petit problème que je voudrais vous soumettre.
Cela concerne l'effet sur le temps lié à l'altitude.
On sait qu'avec l'altitude les objets en orbite voient leur temps propre s'écouler plus rapidement que sur terre.

Je n'aime pas trop cette formulation. Ce qui est plus lent c'est le temps de l'un mesuré par l'autre (le temps propre, lui, s'écoule toujours à la même "vitesse"). Mais je me rend bien compte que ce n'est pas un problème de compréhension mais est un détail de terminologie, alors passons.

J'imagine que cet effet s'accentue si l'on s'éloigne encore, pour les satellites l'effet est réduit mais impose déjà des corrections régulières, alors si l'on s'éloigne beaucoup l'effet doit devenir notablement important.

Il s'accentue mais.... très peu. L'effet le plus important est quand est près des corps massifs (la Terre en l'occurrence). Quand on s'éloigne, l'effet diminue très vite.

Donc :
[...]
Non pour la suite.

Tu aurais plus facile dans tes raisonnements si tu raisonnais dans l'autre sens : on n'a pas "accélération du temps" quand on s'éloigne d'un corps massif mais "ralentissement quand on s'en approche". Le temps s'écoulant sur terre est légèrement plus lent lorsqu'il est mesuré par un observateur "à l'infini" (très loin quoi, là où la gravité est négligeable). Et entre les deux tu as toutes les valeurs intermédiaires.

Ce raisonnement, dans ce sens là, est d'ailleurs plus logique. Le ralentissement est d'autant plus fort que le corps est massif. Avec ton raisonnement, en s'éloignant du Soleil, l'accélération du temps serait plus forte qu'en s'éloignant de la Terre, ce qui conduirait à une situation où, en un point, le temps ne s'écoule pas à la même vitesse selon l'endroit d'où on vient Tandis que dans l'autre sens : tu as un "temps standard" très loin du Soleil et et de la Terre (qu'on peut assimiler au temps cosmologique d'ailleurs), un ralentissement en s'approchant de la Terre et un ralentissement plus fort en s'approchant du Soleil.

Ce raisonnement dans ce sens là est aussi en accord avec le vocabulaire habituel : redshift gravitationnel (redshift = augmentation longueur d'onde = diminution fréquence = temps plus lent d'un objet lumineux tel qu'observé de loin).

[tierri]

Cela ne peut me satisfaire Deedee car il ne peut y avoir de temps standard autre que 0, en s'éloignant des sources de gravitation le temps tend vers 0 (soit un écoulement du temps infini).
Et je ne trouve pas cela négligeable.
Admettons que le temps sur terre vaille 1 et qu'à une distance donnée il ne vaut plus que 0.1 (vu de la terre), ben on a un facteur 10 et s'il passe à 0.01 un facteur 100.
Je ne vois pas comment la gravitation vue depuis la terre pourrait ne pas suivre la même progression.

C'est ta remarque qui provoque ça : "Tu aurais plus facile dans tes raisonnements si tu raisonnais dans l'autre sens"

Je crois que justement il faut regarder dans les deux sens, cela rejoint une autre discussion sur la platitude de l'univers ou tu me disais que la majorité des physiciens croyaient à une énergie du vide répulsive, un pendant de la force gravitationnelle exercée par la matière, ma foi il faut bien pour cela considérer un double sens.

[Deedee81]

Cela ne peut me satisfaire Deedee car il ne peut y avoir de temps standard autre que 0, en s'éloignant des sources de gravitation le temps tend vers 0 (soit un écoulement du temps infini).

Peut-être que cela ne te satisfait pas, mais c'est ainsi, je n'y peut rien.

De plus, ce que tu dis : "en s'éloignant des sources de gravitation le temps tend vers 0" est tout simplement faux (en contradiction directe avec l'observation autant qu'avec la théorie).

De même : "il ne peut y avoir de temps standard autre que 0," est faux. Il y a le temps cosmologique, qui n'est pas 0. Bon, c'est vrai, il n'existe que grâce à l'existence observée du principe cosmologique. Mais il est bien là. Mais de toute façon, tu peux t'en passer. Tu choisis un point, situé très loin de toute masse, et tu bases tout le raisonnement sur ce point que tu choisis.

Je ne vois pas comment la gravitation vue depuis la terre pourrait ne pas suivre la même progression.

Par ce que la gravité diminue avec la distance.

C'est ta remarque qui provoque ça : "Tu aurais plus facile dans tes raisonnements si tu raisonnais dans l'autre sens"
Je crois que justement il faut regarder dans les deux sens, cela rejoint une autre discussion sur la platitude de l'univers ou tu me disais que la majorité des physiciens croyaient à une énergie du vide répulsive, un pendant de la force gravitationnelle exercée par la matière, ma foi il faut bien pour cela considérer un double sens.

La aussi, désolé, mes les croyance n'ont rien à voir à l'affaire. Il vaut mieux adopter le raisonnement qui t'évite de commettre ces erreurs. Tout simplement.

Ou alors tu te bases sur les observations réelles (les chiffres pour le redshift gravitationnel peuvent se trouver facilement sur le net) ou sur la théorie (les équations). Mais en l'absence de l'un ou l'autre, tes raisonnements sont bâtis sur des sables mouvants.

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

Admettons que le temps sur terre vaille 1 et qu'à une distance donnée il ne vaut plus que 0.1 (vu de la terre), ben on a un facteur 10 et s'il passe à 0.01 un facteur 100.
Je ne vois pas comment la gravitation vue depuis la terre pourrait ne pas suivre la même progression.

Bonjour

tu fais une grosse confusion là, si le temps à la surface de la terre a la valeur 1 alors à l'infini elle n'est pas 0 mais un pet de microbe different de 1.
Comme l'écrit Deedee81 il faut prendre l'infiniment loin comme valeur standard, là où la gravité est nulle.
Cela ne devient significatif qu'en s'approchant d'un trou noir, c'est loin d'être le cas pour notre planète.

Pour fixer un ordre de grandeur, et c'est là où les proportions prennent tout leur sens, on a pour un satellite géostationnaire de caractéristiques suivantes:

altitude : 35 793.998 km
RT : 6 378 137 m
Vsat : 3075.2 m/s

RR par jour : -7.198 µs
RG par jour : +50.881 µs

correction relativiste = 43.684 µs

Hauteur maxi géostationnaire = 42 172 km

La différence de l'écoulement du temps dans un champ de gravitation va à l'inverse du ralentissement dû à la vitesse. Et tu peux constater ci dessus que c'est extrêmement faible, 51 microsecondes par jour, à peine plus d'un demi milliardième de seconde par seconde de divergence.

[Amanuensis]

Annulé.....

[Amanuensis]

Cela ne peut me satisfaire Deedee car il ne peut y avoir de temps standard autre que 0, en s'éloignant des sources de gravitation le temps tend vers 0 (soit un écoulement du temps infini).
Et je ne trouve pas cela négligeable.
Admettons que le temps sur terre vaille 1 et qu'à une distance donnée il ne vaut plus que 0.1 (vu de la terre), ben on a un facteur 10 et s'il passe à 0.01 un facteur 100.
Je ne vois pas comment la gravitation vue depuis la terre pourrait ne pas suivre la même progression.

On peut suspecter que ce raisonnement vient de l'idée que le décalage est proportionnel à la "gravité" (à l'accélération due à la gravitation).

Or le décalage gravitationnel ne dépend pas de cette accélération, mais de la différence de potentiel. Et le décalage n'est pas proportionnel à cette différence, mais est en .

[curieuxdenature]

Pour aller dans le sens d' Amanuensis, je dois dire qu'il faut préciser le référentiel des mesures données dans mon exemple.
En effet, l'horloge dans le satellite accélère par rapport à celle située au sol alors qu'elle ralentit à cause de sa vitesse par rapport au sol.

[tierri]

Il y a le temps cosmologique, qui n'est pas 0.

Voilà sur quoi je vais concentrer mon effort : http://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_cosmique

Le principe de ce temps cosmologique est facile à comprendre, il correspond à une densité moyenne de matière.
La matière n'est répandue de manière homogène qu'à très grande échelle (et encore c'est discutable) mais dès qu'on se rapproche on discerne des amas de galaxies et des zones vides.
Vous interdisez aux zones vides de descendre en dessous d'un seuil correspondant à ce temps cosmique, je ne vois pas ce qui justifie cela, vous faites d'une valeur moyenne ... un extrême.
Le résultat est un univers plat incompréhensible.

[Deedee81]

Vous interdisez aux zones vides de descendre en dessous d'un seuil correspondant à ce temps cosmique, je ne vois pas ce qui justifie cela,

Oui, tu as raison. Dans les zones de densité inférieure à la moyenne, le temps devrait être un peu plus rapide que le temps cosmologique. Désolé, je n'avais pas compris ce qui te chiffonnait à propos du temps cosmologique.

Ceci dit, dans ces zones, la différence entre le temps qui s'y écoule et le temps cosmologique est d'un "minipouillème". C'est tellement faible que je ne suis même pas sûr que ce soit mesurable.
EDIT 2 : c'est facile à calculer, suffit d'utiliser les formules de redshift, elles sont dans wikipedia

Le rayonnement nous parvenant de ces régions (qui ne sont jamais cent pour cent vide) ne subit pas de blue shift mesurable.

EDIT rectif : ne pas confondre ces éventuelles différences avec les fluctuations du rayonnement fossile qui sont dues aussi à des variations de densité mais il n'y a pas que le redshift qui joue là mais aussi l'époque légèrement différente où la recombinaison a eut lieu.

[Deedee81]

Autre chose auquel je viens seulement de penser.

Cette dilatation du temps gravitationnelle est proportionnelle à la variation du potentiel gravitationnel (newtonien, en première approximation). C'est juste une question de conservation de l'énergie et on n'a même pas besoin de la relativité générale pour ça.

Or, ça le potentiel gravitationnel, tu devrais connaitre. On voit ça bien avant la fac. Et ça devrait donc te rendre plus lumineux le fait que plus on s'éloigne on n'a pas un "temps qui tend vers zéro" (ou du style).

[Amanuensis]

C'est juste une question de conservation de l'énergie et on n'a même pas besoin de la relativité générale pour ça.

Ah bon? (E.g., application à un potentiel à symétrie sphérique...)

Or, ça le potentiel gravitationnel, tu devrais connaitre. On voit ça bien avant la fac. Et ça devrait donc te rendre plus lumineux le fait que plus on s'éloigne on n'a pas un "temps qui tend vers zéro" (ou du style).

Sans la formule donnant le décalage en fonction du potentiel, on aura du mal à voir le raisonnement. Pourquoi le décalage n'irait pas à l'infini quand le potentiel va à 0?

[tierri]

Le rayonnement nous parvenant de ces régions (qui ne sont jamais cent pour cent vide) ne subit pas de blue shift mesurable.

Je ne confonds pas Deedee, je comprends ta réponse et la trouve très pertinente.
Me prends un vilain coup à l'estomac là, m'arrange pas ça.
T'as plus d'infos sur ce rayonnement ?

[tierri]

J'ai un peu cherché mais il est difficile de trouver des infos sur ce rayonnement, j'ai néanmoins trouvé une info :
"l’espace entre les galaxies d’un amas ou d’un groupe semble "vide". En fait, il est rempli de gaz très chaud (10 millions de degrés) qui brille en lumière X"

Mais Deedee, cela pourrait tout aussi bien être l'effet d'un blueshift ça !

[Deedee81]

Salut,

J'ai un peu cherché mais il est difficile de trouver des infos sur ce rayonnement, j'ai néanmoins trouvé une info :
"l’espace entre les galaxies d’un amas ou d’un groupe semble "vide". En fait, il est rempli de gaz très chaud (10 millions de degrés) qui brille en lumière X"

C'est même une découverte (relativement) récente et une surprise (on pensait que c'était "plus vide" que ça).

Mais Deedee, cela pourrait tout aussi bien être l'effet d'un blueshift ça !

Ca voudrait dire que tout le gaz intergalactique se précipite vers nous (et à très grande vitesse). Gasp !

Non, j'ai quelques doutes. Ceci dit, les raies spectroscopiques de ce gaz doivent être très élargie (très chaud = particules rapides, dans tous les sens => effet Doppler, implique Blueshift + RefShift => élargissement des raies. C'est une méthode utilisée pour connaitre la température à distance).

Mais la raison de la température énorme de ce gaz, je ne la connais pas. C'était assez mystérieux à sa découverte mais je ne sais pas si on a fait des progrès récent. Probablement.

Je ne serais pas surpris si la température de ce gaz était due à des reconnexions magnétiques suite au brassage par le mouvement des galaxies. On a un truc de ce genre avec la couronne solaire qui est à trois millions de degrés http://fr.wikipedia.org/wiki/Couronne_solaire
On a longtemps trouvé bizarre que la couronne soit plus chaude que le Soleil !!!! Mais c'est dû à une énorme quantité d'énergie injectée par les reconnexions magnétiques (responsables aussi des éruptions solaires).
(pour les explications théoriques il faut malheureusement aller voir l'article en anglais où ils parlent aussi des autres théories.... il est probable que les causes sont multiples. C'est toujours le cas pour les systèmes complexes).

[Amanuensis]

Ceci dit, les raies spectroscopiques de ce gaz doivent être très élargie

Y a-t-il des raies spectroscopiques dans la zone X du spectre?

[Gilgamesh]

Oui, notamment les raies K (6 à 7 keV) et L du fer multipliement ionisé.

Tu as également des raie K à moindre énergie (mais toujours dans la bande X) et d'intérêt astrophysique pour C, N, O, Ne, Mg, Si, S, Ar, et C

Une liste plutôt complète ici X-Ray Emission Lines - K-level and L-level emission lines in KeV

[rik 2]

ce n'est pas un problème de compréhension mais est un détail de terminologie, alors passons.

Ben non! il ne faut pas passer car il s'agit bien d'un problème d'interprétation: "le temps propre s'écoule toujours à la même vitesse", il faut le dire: le temps propre est un invariant, il ne varie ni avec la vitesse ni avec la gravité, c'est un absolu.

[Deedee81]

Salut,

Ben non! il ne faut pas passer car il s'agit bien d'un problème d'interprétation: "le temps propre s'écoule toujours à la même vitesse", il faut le dire: le temps propre est un invariant, il ne varie ni avec la vitesse ni avec la gravité, c'est un absolu.

An fait, ça dépend de l'auteur : utilisait-t-il "temps propre" à cause d'un problème de compréhension ou parce qu'il avait utilisé le terme inapproprié.

J'ai estimé qu'on était dans le deuxième cas à cause du titre.

[tierri]

D'accord rik, voyons si j'ai compris.
Un observateur A immobile et un autre, B, en mouvement.
Dans tous les cas, quelle que soit la vitesse de B les deux auront toujours le même temps propre, cependant, vu depuis A le temps propre de B semblera plus court, ce que j'ai la faiblesse de résumer par la fausse expression "le temps propre de B s'écoule plus lentement".

C'est vrai, ce n'est pas la bonne manière d'expliquer, mais je comprends quand même la mécanique en question.

[azizovsky]

. On a un truc de ce genre avec la couronne solaire qui est à trois millions de degrés http://fr.wikipedia.org/wiki/Couronne_solaire
On a longtemps trouvé bizarre que la couronne soit plus chaude que le Soleil !!!! Mais c'est dû à une énorme quantité d'énergie injectée par les reconnexions magnétiques (responsables aussi des éruptions solaires).

Salut 'Deedee81' , il faut ajouter l'énergie sonore dû au bouillenement de la surface recouverte de millions de cellules de convection : le bouillennement n'est pas seulement violent mais aussi assourdissant.

[Deedee81]

Un observateur [....]

C'est tout à fait ça. J'avais eut du flair

Salut 'Deedee81' , il faut ajouter l'énergie sonore dû au bouillenement de la surface recouverte de millions de cellules de convection : le bouillennement n'est pas seulement violent mais aussi assourdissant.

Si j'ai bien compris, c'était une des autres explications donnée dans la page en anglais (la première).

J'ai l'impression qu'il y a plusieurs contributions à cette température élevée.

[azizovsky]

vu depuis A le temps propre de B semblera plus court, ce que j'ai la faiblesse de résumer par la fausse expression "le temps propre de B s'écoule plus lentement".

C'est vrai, ce n'est pas la bonne manière d'expliquer, mais je comprends quand même la mécanique en question.

Salut, mais en RR, (A/B): A est en mouvement par rapport à B est équivalent à B/A ,où est la dilatation du temps ?

[Deedee81]

Salut,

Salut, mais en RR, (A/B): A est en mouvement par rapport à B est équivalent à B/A ,où est la dilatation du temps ?

Tu poses l'interrogation en RR ?

Ici, en RG, pour l'effet gravitationnel, ce n'est pas réciproque (d'ailleurs A et B peuvent être stationnaires l'un par rapport à l'autre). L'un va voir le temps de l'autre aller plus vite et l'autre va voir le temps de l'un aller plus lentement. Ce n'est pas symétrique puisque A et B ne sont pas dans des zones de même champ/potentiel gravitationnel.

En RR pour les vitesses, c'est effectivement réciproque (d'où les "faux paradoxes").

[azizovsky]

Salut,



Tu poses l'interrogation en RR ?

Ici, en RG, pour l'effet gravitationnel, ce n'est pas réciproque (d'ailleurs A et B peuvent être stationnaires l'un par rapport à l'autre). L'un va voir le temps de l'autre aller plus vite et l'autre va voir le temps de l'un aller plus lentement. Ce n'est pas symétrique puisque A et B ne sont pas dans des zones de même champ/potentiel gravitationnel.

En RR pour les vitesses, c'est effectivement réciproque (d'où les "faux paradoxes").

Salut, merci, j'ai compris, une simple question : pour que A vois le temps de B (information), les photons doivent aller de B à A donc subir le même 'décalage temporel' causer par la différence du potentiel gravitationnel entre A et B , je crois qu'a leurs arriver en A,le décalage va égualiser les deux temps (propre et relative) ou je délire.

[Zefram Cochrane]

Lorsque la relativité a été établie , il faut toujours avoir à l'esprit que la lumière est traitée uniquement comme une onde lumineuse; la période d'émission correspond à la durée fallant à l'émetteur pour émettre "un photon" est la période de réception à la durée qu'il faut au récepteur pour le percevoir. le décallage d'Einstein et le décallage temporel du au champ de gravitation entre la source et le récepteur sont la même chose.

Si les photons sont émis par une source laser, le décallage en fréquence observée par le récepteur sera le décallage entre la fréquence reçu et ceux qu'il émettrait par un laser de même nature que la souce.


Cordialement,
Zefram

[Zefram Cochrane]

Pouvez vous me dire si mon texte est correct ?

Salut,

Soit trois observateurs O, O’ et O’’.
O’ et O’’ tourne autour de O à une distance R (selon O) à la vitesse v
on pose

On s’imaginera une horloge les temps seront en s et les distance seront exprimées en s.l. la période de rotation de O’ et O’’ est de 60s

à t = t’ =t’’ = 0 , O’ est à 00s

O’ tire un faisceau laser sur O muni d’un miroir dont la normale est orienté vers 00s. A cause de sa vitesse relative, pour que le faisceau laser atteigne O il va devoir le tirer en oblique.

La relation est que le laser atteindra O au bout d’un temps Tc tel que

→


Comme la durée propre de O’ est définie par*rapport à Tc :

on en déduis que


Le faisceau laser rebondit verticalement et atteint O’’ au bout d’une durée Tr

. Les durées propres de O’ et O’’ sont égales puisque O’ et O’’ sont stationnaires l’un par rapport à l’autre.

Ceci explique pourquoi le faisceau laser est redschifté lorsque le faisceau part du bord du disque vers le centre et pourquoi il est blueschifté lorsqu’il part du centre du disque vers le bord.

Il semblerait que la conclusion qui s'impose soit que la durée d'un photon pour aller du bord vers le centre du disque ne soit pas le même que celui pour aller du centre vers le bord.



Cordialement,
Zefram

[rik 2]

Ça m'intrigue depuis un moment: pourquoi dit-on que le temps est relatif alors que le temps propre est un absolu?

[Amanuensis]

Le temps propre n'est pas absolu, il est relatif à une ligne d'Univers.

Il est présenté comme "absolu" par ceux qui ne s'occupent que de la dépendance à un observateur ou à un référentiel.

[Zefram Cochrane]

CORRECTION.

Pouvez vous me dire si mon texte est correct ?



Il semblerait que la conclusion qui s'impose soit que la durée d'un photon pour aller du bord vers le centre du disque ne soit pas le même que celui pour aller du centre vers le bord.



Cordialement,
Zefram

Est ce que tu pourrais développer ta réponse STP?

Cordialement,
Zefram