Gravitation et rotation de la terre

[invitefb5020e5]

Bonjour à tous,

Suite aux questions de mes enfants et n'étant pas scientifique, j'ai débuté la lecture (addictive !) du livre la magie du cosmos de Mr Greene.

Il y a de nombreux points que je ne comprends pas vraiment mais j'arrive à saisir le sens général. Néanmoins, pouvez-vous s'il vous plait m'expliquer quelle est la conséquence de la rotation de la terre sur la masse ? En effet, je croyais (naïvement apparemment) que notre "tenions" sur notre planète parce qu'elle tournait, mais si c'est l'effet de la gravitation qui réalise cella, la rotation de la terre ne sert que pour le cycle jour/nuit alors ? J'imagine que non, car lorsqu'on regarde les films de science-fiction, les vaisseaux ont tous des parties mobiles, mais bon, un petit complément d'explication serait le bienvenu !

Excusez mon ignorance et merci d'avance.
Philippe
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[invitea29d1598]

Bonjour,

La rotation dans les vaisseaux spatiaux est un artifice pour remplacer la gravitation "naturelle" qui n'existe pas (vraiment) dans ce cas en raison de la trop faible masse du vaisseau. En clair, le vaisseau n'étant pas assez massif, il ne crée pas un champ de gravitation fort et les astronautes à son bord flottent (cf. ce que vous pouvez voir dans les images de la station spatiale). Or, quand il y a rotation, il y a accélération et donc "force d'inertie". C'est ce qui fait que quand votre voiture démarre, ou ralentit, vous vous sentez projeté contre le siège ou la ceinture de sécurité. L'idée appliquée dans ces films auxquels vous faites référence est donc de mettre en rotation les vaisseaux ou stations pour créer une sorte de "force d'inertie continue" qui mimique un champ de gravitation et évite aux astronautes de flotter, les aidant à se sentir un peu plus "comme à la maison".

Dans le cas de la Terre, cela veut dire que ce que l'on appelle la "pesanteur" est en fait un mélange à la fois de la gravitation (créée par la masse de la Terre) et de sa rotation (en fait le mouvement de la Terre autour du Soleil joue par exemple aussi mais c'est très négligeable). Toutefois, la rotation terrestre étant assez peu rapide, c'est bel et bien la gravitation qui domine et très largement (la contribution de la rotation est de l'ordre du pourcent grossièrement). On peut cependant constater l'effet de la rotation dans la pesanteur si l'on compare (par exemple avec un fil à plomb) la direction du champ de pesanteur (la "verticale"). Ainsi, quand on n'est pas à l'équateur ou aux Pôles, la direction en question n'est pas exactement celle du centre de la Terre. De même, l'intensité du champ de pesanteur n'est pas uniforme, en partie à cause de l'influence de cette force d'inertie de rotation (qu'on appelle aussi force centrifuge et observe sur un manège).

Mais en plus de jouer comme vous le rappeliez un rôle pour le jour et la nuit, la rotation a par exemple également une influence pour la météo (formation des tourbillons visibles dans l'atmosphère sur les photos satellite, mais pas celle des tourbillons dans votre évier quand l'eau se vide malgré ce que l'on entend parfois dire), ou encore sur l'usure des rails de trains en raison de ce que l'on appelle la "force de Coriolis", qui est celle qui fait que si, debout sur un manège, vous essayez de marcher tout droit, vous vous sentirez dévié (un effet qui s'ajoute à la force centrifuge mentionnée plus haut et qui elle existe même quand vous êtes au repos par rapport au manège).

voilà pour un début d'explication... pour plus de détails, vous pouvez aussi chercher sur le net les divers termes que j'ai employés ici... des exemples de liens : force de Coriolis, expériences sur les forces d'inertie, forces d'inertie

[invitefb5020e5]

C'est parfait ! Je vous remercie infiniment pour ces explications claires et très intéressantes !

Bonne journée.
Philippe

[invitefb5020e5]

Quoi que ! Pardon...

Dans ce cas, pourquoi la pesanteur de la lune est-elle plus faible ? En effet, si c'est la gravitation qui est la principale source de rapprochement entre les masses, celle de la lune devrait être tout de même suffisante pour ressembler à celle de la terre, surtout si la rotation de l'astre ne correspond qu'à 1% de l'attraction ?

Philippe

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea29d1598]

La masse de la Lune est environ 30 fois plus faible que celle de la Terre (enfin, c'est ça l'ordre de grandeur), mais son rayon est plus petit, ce qui fait qu'à sa surface le champ de pesanteur n'est que 6 fois inférieur à ce qu'il est à la surface de la Terre. 6 fois, c'est "ressemblant" (on flotte pas dans le vide), mais pas identique.

[invitefb5020e5]

Si la lune divise par 6 la pesanteur, je pensais (encore naïvement...) que les forces en jeu entre notre corps et un astre étaient plus importantes ! C'est donc "ça" le truc... Plus la planète est grosse, plus le champ de pesanteur est important, la rotation de la planète n'est qu'une petite partie de l'attraction.

[invitea29d1598]

plus précisément la force ressentie à la surface est proportionnelle à M/R^2 où M est la masse et R le rayon de l'astre (cette formule étant d'ailleurs valable même si vous n'êtes plus à la surface : il faut alors remplacer le R par la distance vous séparant du centre).

Et pour préciser un autre point : la force centrifuge (c'est-à-dire la contribution à la gravitation apportée par la rotation) est négative : c'est une force qui tend à vous expulser de l'astre en rotation (cf. le manège encore) et non à vous attirer vers le centre. Si on arrive à en faire quelque chose d'apparemment attractif dans les vaisseaux de SF, c'est en imaginant une forme telle que l'extérieur du vaisseau devient le "bas apparent" (cf. les divers vaisseaux et stations, par exemple en forme d'anneau, apparaissant dans 2001 qui est l'un des films de SF où la physique est la mieux respectée).

[invitefb5020e5]

Voilà qui est clair (complètement maintenant).
Merci encore et bonne fin de journée.

Philippe

[inviteeb253888]

Je m’excuse si je suis dévié mais on a le droit d’essayer ; pour moi :
le mieux c’est de mettre directement une corde légèrement élastique entre le terre et la lune détachée de leurs sols biensur pour voir comment elles seront entraînées les bornes de cette corde surtout celle qui sera à notre voisinage sous l’effet de l’attraction de la terre en rotation et de la l’une encore ainsi que l’élasticité de la corde et d’autres choses en sens de comprendre la rotation ; la gravité et le mouvement de notre terre et de notre lune ; que pensez vous à cette méthode ; peut être ça vous parait ça anormale ; et peut etre votre normal n’est pas comme notre normal ; chez nous personne ne connaît pourquoi la terre elle est en rotation sur elle-même et chez vous connaissent ils pourquoi ; alors pourquoi la terre elle est en rotation sur elle-même
amicalement

[invite84c10b22]

La rotation de la Terre à commencé à la génèse de celle ci quand les particules ont commencé à se regrouper sous l'effet de la gravité .
Avec les échauffements au centre les particules les plus lourdes se sont regroupées au centre de la planètes et nous à donné notre noyau planétaire , il contribue à nous donner notre champs gravitationel ainsi que la magnétophère .

Ensuite il y à eu des collisions entre les différentes proto-planète du système solaire à son début .
La dernière collision à qui nous devons surrement d'éxister était avec une planète surrement de la taille de Mars d'après les chercheurs , celle ci à fait fondre la planète entière au cour du choc et à été pluvérisée .
Elle à surrement modiffié la vitesse de rotation de la planète et nous à donné la variation de l'axe de rotation de la Terre ( ce qui nous à donné les saisons ) .

Les fragments se sont regroupés en orbite et ont donné naissance à la Lune qui était plus proche de nous à sa génèse et s'éloigne doucement au fil des milloins d'années .
Comme la Lune à été formé avec des fragments de la collision elle n'as pas de rotation propre et sa masse est bien moindre .

Pour ton histoire de corde la Terre tournant c'est infesable .

[inviteeb253888]

J'essaye de dire malgré le désordre ; il n' y a pas que la terre qui est en rotation sur elle-même ; même les météorites encore ; en plus certaines plantes grimpantes se grimpent en rotation aussi avec un grand nombre de tours sur leurs supports et leurs piquets ; j'ai compté le nombre de ces tours s'ils sont sept et j'ai oublié combien mais je cherche si le sens de rotation de ces plantes dans l'hémisphère sud obéit au sens de Coriolis ou non c'est-à-dire si elles se grimpent en rotation en sens inverse ou non ; et en dehors de ça ; ces plantes grimpantes en rotation ; détectent leurs support ; préfèrent ; s'attirent et se grimpent en rotation sur leurs piquets et leurs supports préférés sans comprendre comment mais elles ne se grimpent jamais vers moi-même si je suis peintré en or canadien et je ne sais pas pourquoi et même si je place mon pied comme piquet à ces plantes grimpantes toujours non ( en sens de s'amuser mais c'est quelque chose de vrai)