gravitation et espace

[Carcharodon]

Je trouve ce point de vue bizarre : les déformations espace et temps sont liés et du même ordre.

Liées, mais certainement pas du même ordre, sinon la gravitation newtonienne n'aurait pas pu précéder la RG.
Elle aurait été fausse et inapplicable dès le départ.
Si vous ne distinguez pas le fait qu'on tient debout sur terre du fait que le temps passe un tout petit minuscule chouïa plus vite en orbite terrestre qu'a la surface de la terre, ba il est impossible de vous donner un exemple plus flagrant...
Il a fallu inventer la RG pour créer le GPS, je vous rappelle, ce qui montre que la déformation temporelle est considérablement plus difficile a détecter que la déformation gravitationnelle, flagrante, qui vous fait marcher à la surface de la planète.

Ça prouve que ces deux déformations ne sont pas du tout autant perceptibles l'un que l'autre, et qu'il a fallu développer de nouvelles théories pour expliquer la déformation du temps a laquelle on a pas accès directement, alors que la déformation gravitationnelle fait partie de notre quotidien depuis la naissance de l'humanité (en ce qui nous concerne).
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[Nicophil]

Ma question est:
Si le principe d’équivalence dans sa forme moderne n’est valable que localement.

A la base de la conception moderne
Il y a le principe ( supplémentaire) disant que la vitesse de la lumière est localement constante et que localement tout espace-temps est assimilable à un espace-temps de Minkowski.
Pour moi, il s'agit d'un choix arbitraire et l'effet Shapiro peut être interprétable de deux manières celui traditionnel ou

Je n'arrive plus à suivre : qu'est-ce qui est moderne, qu'est-ce qui est traditionnel ?

[Nicophil]

Il a fallu inventer la RG pour créer le GPS, je vous rappelle,

Et phys4 va te rappeler que :

Vous savez qu'au niveau du récepteur, il y a un simple calcul 4D en espace-temps plat.

En outre, c'est la distorsion du temps qui est l'équivalent du potentiel de Newton classique.

Cela dit, en quel sens alors, phys4, dis-tu :

les déformations espace et temps sont liées et du même ordre.

?

[Carcharodon]

Résumons :
sans la RG, pas de GPS, Newton n'y suffirait pas.
On observe quotidiennement les effets de la déformation gravitationnelle, alors qu'on observe jamais, sans instruments très pointus, la déformation temporelle.

Comment peut-on alors prétendre qu'elles soient du même ordre sans nier une évidence pareille ?

Qu'elles soient liées (la déformation de l'espace et celle du temps) n'est pas remis en question, elles ont toutes les deux la même cause : présence d’énergie impulsion qui les déforme toutes deux.
Mais elles ne sont pas déformées de la même façon, donc pas de déformation du même ordre.

De même qu'un engin spatial isolé (loin de toute autre masse) allant a une vitesse relativiste subira bien plus la déformation temporelle que la déformation gravitationnelle (les gens flotteront a bord une fois l’accélération coupée), ces deux déformations sont liées (par le fait de subir l'influence de l'energie impulsion de l'environnement) mais ne s'expriment pas de la même façon et ne sont pas du même ordre.

[Nicophil]

On ne parle pas de la même chose, on mélange la 3D et la 4D !

De même qu'un engin spatial isolé (loin de toute autre masse) allant a une vitesse relativiste subira bien plus la déformation temporelle que la déformation gravitationnelle

Dans le GPS, il y a le redshift dû aux mouvements accélérés par rapport au centre de la Terre (considéré comme en mouvement inertiel) et il y a le redshift dû au potentiel newtonien (masse concentrée au centre de la Terre pour simplifier).

[invite06459106]

Résumons :
sans la RG, pas de GPS, Newton n'y suffirait pas.
.

Lire ce papier(éventuellement donner son avis):
http://relativity.livingreviews.org/...003-1Color.pdf
En résumé, même si il est indéniable qu'il existe une "dérivation" des horloges des satellites ( dûes à la RR et RG), pour la manière dont elles sont corrigées, compensées, le GPS n'utilise pas les formules de la Relativité, la méthode de synchronisation étant autre(par envoie du temps UTC).
Voir le paragraphe "Crossling ranging".

Cordialement,

[Carcharodon]

On ne parle pas de la même chose, on mélange la 3D et la 4D !

Dans le GPS, il y a le redshift dû aux mouvements accélérés par rapport au centre de la Terre (considéré comme en mouvement inertiel) et il y a le redshift dû au potentiel newtonien (masse concentrée au centre de la Terre pour simplifier).

La 3D n'existe pas si on parle d'espace temps, seule la 4D à alors une signification.
ces 4 dimensions sont liées, sauf sur une photographie, sur un instantané qui élimine la dimension temporelle.

Résumons encore : la correction qui doit être appliquée au GPS vient du fait que le temps ne s'écoule pas de la même façon à la surface terrestre que dans l'espace, en orbite autour du globe.
Si ce n'était pas le cas, newton suffirait pour faire un GPS.
Mais comme c'est le cas, alors, quelque soit la méthode employée pour y parvenir (c'est très secondaire que ce soit un calcul interne ou un envoi de données), il y a besoin d'une correction périodique pour avoir un GPS qui ne devient pas faux au bout d'une journée, afin de compenser la différence d'écoulement du temps entre les satellites et le sol terrestre.

Ça me semble assez simple a comprendre, non ?
Il n'y a pas besoin de comprendre les maths associées pour comprendre le principe.

[Carcharodon]

... mais c'est bien grâce a la RG qu'on peut avoir un GPS.
Car c'est cette théorie, seule, et pas celle de Newton, qui permet de savoir qu'il existe un décalage temporel.
Après, la façon de résoudre ce problème (comme je le dis plus haut, calcul interne ou envoi de données) est un autre sujet.
Mais sans la RG : pas de GPS.

[invite06459106]

Mais sans la RG : pas de GPS.

Si j'ai bien compris le papier mis en lien, la réponse est non.
Encore une fois, si il est indéniable que les effets relativistes "perturbent" les horloges, la compensation (de la désynchronisation) de celles-ci pour son bon fonctionnement ne se servent pas de la relativité. Dit autrement, l' envoie du temps UTC aux satellites (pour la synchronisation) compense plus qu'il n'est besoin les effets dûs à la relativité, et c'est effectué par la méthode UTC(pas de relativité), ou encore autrement, étant donné que les décalages dûs à la relativité se compensent quasi-parfaitement( hors effets d'excentricités minimes) qu'il n' y a pas besoin de relativité pour trianguler. Il y a des effets plus important que la relativité à prendre en compte et à corriger.
Donc en ce sens, dire que sans RG(ou RR) il n'y aurait pas de GPS pouvant fonctionner correctement est faux(légende urbaine?).
L'option "j'ai rien compris" étant possible, j'attendrais d'autres avis, ou que tu puisses me le démontrer.
Cordialement,

[invite06459106]

Trop tard pour l'édit.
J'avais vu un exo de relativité sur les satellites et le GPS, cela montrait que via les TL les décalages des horloges embarquées se compensaient parfaitement(hors effets minimes dit précédement).
Je ne l'ai plus sous la main, mais tu peux faire les calculs pour éventuellement t'en convaincre.
cordialement,

[Carcharodon]

Si j'ai bien compris le papier mis en lien, la réponse est non.
Encore une fois, si il est indéniable que les effets relativistes "perturbent" les horloges, la compensation (de la désynchronisation) de celles-ci pour son bon fonctionnement ne se servent pas de la relativité.

Encore une foism on se fout totalement de la méthode de correction, mais le fait est que sans la RG on ne saurait même pas qu'il peut exister un décalage temporel !

Prenons le cas de figure simple : on en est toujours a newton et on veut mettre en place un GPS.
misère : ça ne se passe pas du tout comme prévu et le GPS déconne chaque jour un peu plus !
Pourquoi ? comment résoudre un tel problème qu'on ne connait pas si on ne connait pas la RG ?
Expliquez moi donc comment procéder pour faire cette correction, et pour en expliquer sa nature, sans connaitre la RG, juste avec la loi de gravitation de Newton.

Ce que je dis est pourtant fort simple : si on ne connaissait pas la RG, le GPS serait simplement impossible, sauf a faire de l'empirisme "inexpliqué" scientifiquement.

dernière chose :

Dit autrement, l' envoie du temps UTC aux satellites (pour la synchronisation) compense plus qu'il n'est besoin les effets dûs à la relativité

A une seule condition : que les horloges soient très précises.
Mais encore une fois, on se moque de la méthode de correction, on parle ici de la NATURE des effets qui demandent une correction et non pas de la façon dont on peut appliquer les corrections.
Et la nature de ces effets, c'est le décalage temporel décrit par la RG.
Il ne faut pas mélanger les deux sujets...

[invite06459106]

Expliquez moi donc comment procéder pour faire cette correction, et pour en expliquer sa nature, sans connaitre la RG, juste avec la loi de gravitation de Newton.

Il n'y a pas de correction pour compenser des effets relativistes. Ce qui est fait actuellement(pas ma faute hein, c'est le fonctionnement du GPS) c'est la synchronisation pour triangulation, en envoyant le "temps UTC" pour faire les corrections*.

sauf a faire de l'empirisme "inexpliqué" scientifiquement.

Quand bien même il y aurait des "déviations" d'une physique inconnue, le GPS fonctionnerait grâce à la synchronisation "UTC" qui n'a RIEN A VOIR AVEC La RELATIVITE.

Il ne faut pas mélanger les deux sujets...

Je ne mélange pas.
Dans mon message #39, le plus important que je remets ici en gras:étant donné que les décalages dû à la relativité se compensent quasi-parfaitement( hors effets d'excentricités minimes) qu'il n' y a pas besoin de relativité pour trianguler. .

*La synchronisation sert à corriger des effets qui n'ont rien à voir avec la relativité, des trucs non modélisables, genre bruit instrumental divers, variations des paramètres physique de la ionosphère-troposphère, ect...tout cela est lister dans le lien(L'as-tu lu? bon, il est long, ok mais explicite...).
Donc, ce que je dis(plutôt reprends du papier en lien) est fort simple...sans la relativité(RR et RG) le GPS fonctionnerait tout aussi bien, et c'est déjà le cas, puisque le GPS n'a pas besoin d'utiliser pas les corrections relativistes pour fonctionner correctement, que tu le veuilles ou non, maintenant si tu veux continuer à croire que sans les corrections relativiste, point de GPS, soit...crois-le, mais ce n'est pas comme cela qu'il fonctionne à ce jour.
Lis vraiment le papier, et si il y a un truc que j'ai mal compris, serait heureux de te lire, en attendant, je te laisse à tes croyances.
Les lecteurs peuvent le lire et se faire leur avis.
Je reste toujours ouvert à une incompréhension de ma part, mais comme j'ai lu le truc, même si mon anglais n'est pas parfait....j'vois pas ou je me plante, il y a qu' à lire.
Cordialement,

[invite06459106]

Pour la 2ème phrase en gras il faut lire:

le GPS n'a pas besoin d'utiliser les corrections relativistes pour fonctionner correctement

bien entendu...

[invite06459106]

Pour enlever toute ambiguité, je ne dis pas qu'il n'y a pas d'effet de la relativité au sein du GPS, j'ai déjà dis que c'était indéniable, je dis que le fonctionnement du GPS est possible grâce à la synchronisation, qui elle ne se fait pas par application des formules de la relativité, mais bien par envoie du temps UTC.

(voir par exemple la formule (52) page 25 du doc, les 2 premiers termes suffisent amplement à la précision nécessaire, les autres termes étant en pratique, peanuts
.
Pour voir autrement, les satellites obéissent aux lois de Newton(pour le mouvement), et sont capables de calculer leurs trajectoires uniquement via Newton, connaissant la position des satellites, je peux organiser un RDV sur leurs orbites pour envoyer un message contenant le temps UTC, et voilà les horloges re-synchronisées, sans besoin de relativité(bon c'est avec les mains hein, mais c'est le principe de fonctionnement...) du coup le temps à bord des satellites est maintenu synchrone avec le temps UTC, et je peux faire une triangulation à la précision voulue pour le fonctionnement du GPS(sans avoir utilisé la relativité).
Cordialement,

[invite06459106]

On pourrait écrire:
Tsat=Tutc-D/c ou D est la distance émetteur Terrestre-satellitte.
Voilà, j'ai fini.
cordialement,

[Carcharodon]

Il n'y a pas de correction pour compenser des effets relativistes.

on s'en fout je te dis depuis le début que le sujet de la correction est un AUTRE sujet...

Mais alors, si je te suis, on doit recaler les horloges ... a cause d'un phénomène qui n'existerait pas ?
est ce que tu perçois au moins ta propre contradiction ?
s'il n'y avait rien a corriger, on ne corrigerait pas.
OR, on doit corriger.
alors tu l'expliques comment ?

pour être vraiment clair : on a pas besoin de la RG pour corriger MAIS la RG montre qu'il faut corriger.
Et c'est pour ça qu'on le fait.

[invite06459106]

Tu n'as pas lu pourquoi on corrigeait dans mon message #42.
Tu sais qu'on fait plein de corrections sur Terre concernant la synchronisation, alors que la Relativité n'est pas du tout impliquée?
Pour finir, tiens je vais même aller dans ton sens.
Si on ne connaissait pas la Relativité le GPS serait fonctionnel, on serait capable de faire les corrections (quand bien même ne connaitrions pas le pourquoi ces dérivations, ni le comment cela ce fait) via une simple triangulation avec la méthode UTC, et c'est ce qui se fait, donc dire que sans RG pas de GPS est faux. Comme dit plus haut, il y aurait d'autres phénomènes inconnus impliquant des dérivations, qu'on serait quand même capable de faire fonctionner le GPS.
Avec ou sans RG(et ces dérivations)ou des dérivations inconnues le GPS est fonctionnel.
Maintenant, comme on est en mode dialogue de sourd, je vais te dire:
Ha oui...ha bon bah ok alors.
Voilà content? et bonne continuation avec ta croyance urbaine (ça souligne la capacité de remise en cause...).
Cordialement,

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Je voudrais savoir comment interpreter la phrase suivante p24:
As ils Weill known, in a static gravitational field coordinate frequency is conserver during thé propagation of an electromagnetic along a nulle géodésic.
?

[phys4]

Salut ZC, je ne comprends non plus cette phrase.

Sinon la référence donnée n'est pas trop mal, même si l'auteur n'a pas une vue très limpide de la relativité. Le fait d'assimiler le décalage fixe au potentiel Newtonien n'est pas faux en soi, mais demande quelques précautions, car pour Newton le temps est absolu.
Le fait que le potentiel de Newton permet de retrouver le décalage des termes temporels de la RG est un paradoxe qui demande un peu d'explication.

La phrase citée, telle je la comprends, pourrait être un effet des limitations de l'auteur.

[yves95210]

Tu n'as pas lu pourquoi on corrigeait dans mon message #42.
Tu sais qu'on fait plein de corrections sur Terre concernant la synchronisation, alors que la Relativité n'est pas du tout impliquée?
Pour finir, tiens je vais même aller dans ton sens.
Si on ne connaissait pas la Relativité le GPS serait fonctionnel, on serait capable de faire les corrections (quand bien même ne connaitrions pas le pourquoi ces dérivations, ni le comment cela ce fait) via une simple triangulation avec la méthode UTC, et c'est ce qui se fait, donc dire que sans RG pas de GPS est faux. Comme dit plus haut, il y aurait d'autres phénomènes inconnus impliquant des dérivations, qu'on serait quand même capable de faire fonctionner le GPS.
Avec ou sans RG(et ces dérivations)ou des dérivations inconnues le GPS est fonctionnel.
Maintenant, comme on est en mode dialogue de sourd, je vais te dire:
Ha oui...ha bon bah ok alors.
Voilà content? et bonne continuation avec ta croyance urbaine (ça souligne la capacité de remise en cause...).
Cordialement,

Bonjour,

Pourquoi s'énerver...? Vous avez raison tous les deux :
Oui, on saurait déterminer empiriquement les corrections nécessaires pour faire fonctionner le GPS.
Mais, oui aussi, c'est quand-même mieux de savoir pourquoi certaines de ces corrections sont nécessaires (après tout on est ici dans une discussion dont le titre est "gravitation et espace"). La RR d'une part (à cause de la vitesse de rotation des satellites) et la RG d'autre part (à cause de la distorsion de l'espace-temps liée à la gravitation) permettent effectivement de calculer des déviations et d'en tenir compte de manière autre qu'empirique.

Pour une bonne présentation du problème, et de l'algorithme actuellement utilisé par le système GPS pour tenir compte de ces effets, voir par exemple l'annexe A (Relativité et GPS) du bouquin de RG de Gourgoulhon.

Je n'ai pas cherché d'autre source, mais je ne vois pas de raison de ne pas le croire lorsqu'il dit qu'il s'agit bien de l'algorithme "utilisé dans l’implantation actuelle du système GPS". Actuel = 2013, mais tu as peut-être des sources plus récentes indiquant que le système a changé depuis ? (en mieux, je suppose, car sinon je n'en verrais pas l'intérêt).

Cordialement,
Yves

[invite06459106]

Pourquoi s'énerver...? Vous avez raison tous les deux

Je ne m'énerve pas, mais pour débattre il faut être deux(j'avais demandé une argumentation, et suis ouvert à mon incompétence, et je n'ai eu que la même teneur ad nauséum, donc...), je sais qu'on ne s'est pas compris, mon intervention pointait le truc de dire que "Sans RG pas de GPS" n'était pas correct, même si évidemment c'est indéniable, il y a de la relativité "dans le GPS" comme je l'ai dis et répété.
je me cite:

dire que sans RG(ou RR) il n'y aurait pas de GPS pouvant fonctionner correctement est faux(légende urbaine?).

Et

Pour enlever toute ambiguité, je ne dis pas qu'il n'y a pas d'effet de la relativité au sein du GPS, j'ai déjà dis que c'était indéniable

C'était le point que je soulevais, je ne nie pas que c'est "mieux" avec la relativité, ni qu'il faut mettre ces effets à la poubelle, mais encore une fois, même si Einstein, (ou un autre) n'aurait pas mis cette théorie sur patte, on pourrait aujourdh'ui avoir un GPS fonctionnel.


Cordialement,

[phys4]

C'était le point que je soulevais, je ne nie pas que c'est "mieux" avec la relativité, ni qu'il faut mettre ces effets à la poubelle, mais encore une fois, même si Einstein, (ou un autre) n'aurait pas mis cette théorie sur patte, on pourrait aujourdh'ui avoir un GPS fonctionnel.

Plusieurs personnes ont tenté d'expliquer qu'on n'y arriverait pas.
Les satellites sont envoyés avec des horloges volontairement faussées pour leur orbite. Lorsqu'ils sont en place, la télécommande ne fait plus que des recalages.
Si les créateurs n'avait pas connu la RG, ils n'auraient pas su comment préparer les réglages à priori.

Dans tous les cas, les effets de la RG ont été mesurables sut Terre dès les années 60, et la découverte de la relativité aurait été indispensable au progrès des sciences, qui, sans cela, auraient subi un énorme retard.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
Je vais d'abord répondre à Nicophil. La vision traditionnelle de la RG dit que pour une traectoire radiale de type lumière,
la vitesse coordonnée locale de la lumière est égale à c
et que la vitesse coordonnée pour un observateur situé à l'oo est égale à c(1-Rs/r)
Ce qui est assez étrange est que ce calcul a été complètement ignoré puisque l'effet Shapiro date de 1964 et peut etre interprété comme une variation de la vitesse de la lumière dans un champ de gravitation, idée soutenue par Einstein dès 1911.
D'où ma question si le principe d'équivalence est valable localement sur un intervalle infinitésimal, est ce que tout ce qui suit dans l'article on the influence of gravitation on the propagation of light l'est également?

Pour Phys
J'ai l'impression que la culture de l'auteur influence sa compréhension de la RG.
quand je lis que la fréquence coordonnée se conserve sur une géodésique null, je comprends que l'énergie d'un photon reste constant lors d'un trajectoire radiale.

Soit O et O' deux obervateurs stationnaire sur une radiale d'un champ de gravitation O est situé à l'oo et O' en R.
on a

Si O émet vers O' un faisceau laser de couleur orange ( 600 nm) vers O'

et inversement
si O' émet vers O un faisceau de couleur orange :

d'où la question du sens de la phrase.
Cordialement,

Zefram

[Mickey-l.ange]

La RR d'une part (à cause de la vitesse de rotation des satellites) et la RG d'autre part (à cause de la distorsion de l'espace-temps liée à la gravitation) permettent effectivement de calculer des déviations

Bonjour,

Sauf erreur de ma part, ces deux effets ne sont-ils pas en sens contraire ?
Les satellites sont en mouvement par rapport à la Terre, donc le temps s'écoulerait plus lentement (RR) ?
Les satellites sont éloignés de la Terre, et dans un champ gravitationnel plus faible, donc le temps s'écoulerait plus vite (RG) ?
Les deux effets ne s'opposent-ils pas ?
Même si l'un des effets est plus important que l'autre et l'emporte sur l'autre, comme l'a dit Yves :
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post5212617

[phys4]

Sauf erreur de ma part, ces deux effets ne sont-ils pas en sens contraire ?

En effet, les deux effets s'opposent, d'ailleurs cela se trouve dans la formule finale donnée par la référence initiale (didier je crois)
Pour un satellite proche comme la station internationale l'effet RR domine, alors que pour les GPS et géostationnaires c'est la RG qui domine.

[invite06459106]

même si l'auteur n'a pas une vue très limpide de la relativité.

.

La phrase citée, telle je la comprends, pourrait être un effet des limitations de l'auteur.

Quand on voit le pédigrée et son apport de l'auteur:
http://en.wikipedia.org/wiki/Neil_Ashby
J'ai des doutes sur le fait qu'on puisse le trouver...limité en relativité.
Pour le reste reviendrais...dois partir.
Cordialement,

[Mickey-l.ange]

Pour un satellite proche comme la station internationale l'effet RR domine, .

Merci pour la réponse. Mais, si vous voulez bien, j'aurais une autre question.
Si j'ai bien compris, la RR concerne les mouvements rectilignes uniformes.
Dans le cas d'un satellite sur trajectoire courbe fermée, la RR s'applique-t-elle toutefois ? Ne faut-il pas appliquer la RG, concernant les mouvements accélérés ?

[phys4]

Dans le cas d'un satellite sur trajectoire courbe fermée, la RR s'applique-t-elle toutefois ? Ne faut-il pas appliquer la RG, concernant les mouvements accélérés ?

Bon dimanche, la réponse est positive, la RR s'applique sur la vitesse instantanée.
Elle est utilisable en mode différentiel.

La RG est indispensable pour l'effet des masses (gravitation) non parce qu'un mouvement est accéléré.
Justement les équations RR en mode différentiel permettent de résoudre tous les problèmes avec accélération.

[phys4]

Je m'excuse d'avoir à me citer, mais je voudrais ajouter une petite tirée de Feynman en complémént pour Mickey

Justement les équations RR en mode différentiel permettent de résoudre tous les problèmes avec accélération.

Dans un accélérateur de particules, les accélérations sont énormes, et la RR suffit à tout calculer.

[Mickey-l.ange]

Merci à vous.