Est-il possible de faire une mesure de la vitesse de la lumière sur une grande distance ?

[daniel100]

Bonjour à tous,

En avant propos, je ne cherche pas à remettre en question quoi que ce soit, c’est juste la mise en œuvre technique qui m’intéresse et surtout si c’est faisable ou non.

La mesure de la vitesse de la lumière a été faite sur terre, donc facile, car on connait la distance exacte entre l’émission et la réception.

Pour moi, une mesure de la sorte se résume à : combien de temps y a-t-il eu entre l’émission et la réception d’un signal dans le vide. L’émetteur serait donc un satellite géostationnaire ou pas (hors perturbation atmosphérique) avec un réflecteur sur la lune.

Mais pour une telle mesure, il nous faudrait connaitre « exactement » la distance entre le satellite et le réflecteur lunaire, et comment fait-on sans utiliser un faisceau lumineux, puisque c’est justement celui-ci que nous étudions.

Devrions-nous prendre en compte la distorsion de l’espace-temps comme pour les satellites GPS (gravitation de la terre et de la lune) ? je crois que oui !

D’autres scénarios seraient peut-être envisageables, comme une sonde envoyée bien plus loin que la lune, mais alors comment connaitre la distance « exacte » de cette sonde.

Ce serait peut-être une mise en œuvre intéressant pour étudier les ondes gravitationnelles, afin de parfaitement bien positionner les satellites à grandes distances.

Merci,
-----

[Deedee81]

Salut,

En utilisant plusieurs satellites et une distance de base (par exemple entre deux stations), tu peux faire une triangulation. Cela se fait d'ailleurs avec les satellites de télécommunication, GPS, etc.

Et oui, la distorsion de l'espace-temps complique "un peu" les choses.

[WizardOfLinn]

La vitesse de la lumière a été estimée dès le 18ème siècle par des observations astronomiques correspondant à une propagation sur de grandes distances... Ce n'était pas très précis à l'époque - il y avait justement quelques incertitudes sur la distance - mais l'ordre de grandeur était quand même correct (méthode: mesure du retard des satellites de Jupiter à plusieurs mois d'intervalle, lorsque la distance Terre-Jupiter varie).

[Deedee81]

Salut,

Rendons à Römer ce qui est Römer : la méthode des satellites de Jupiter, c'est lui.

J'ai des amis qui ont refait la mesure lors d'un stage d'astronomie,il y a une trentaine d'années.

Mais ça reste fort imprécis comme méthode.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
Il faut corriger l'effet doppler du à la vitessse relative RR.

Correction faite, le décallage final observé entre les fréquences emises et reçues sont due à la gravitation.
Je pense qu'à partir de là on peu calculer la vitesse coordonnée de la lumière (effet Shapiro).

[Deedee81]

Salut,

Il faut corriger l'effet doppler du à la vitessse relative RR.

Correction faite, le décallage final observé entre les fréquences emises et reçues sont due à la gravitation.
Je pense qu'à partir de là on peu calculer la vitesse coordonnée de la lumière (effet Shapiro).

Pour des mesures de 'c' sur de longues distances, le problème n'est pas là. C'est surtout : "comment mesurer la distance" ?

[Zefram Cochrane]

Pour les distances comme tu le disait on peut faire par triangulation.

Deux sondes situées au points lagrange L4 L5,ou deux pilones placés au pôles lunaires, ou des satellites géostationnaires.

Mais si on veut une distance ultraprécise il faudra tenir compte de l'effet Shapiro.

Cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

Mais si on veut une distance ultraprécise il faudra tenir compte de l'effet Shapiro.

Là, oui, d'accord. On pourrait aussi utiliser des sondes spatiales. C'est ce qui est prévu pour le futur détecteur d'onde gravitationnel spatial (sondes en orbite autour du soleil). Et les mesures de distance seront primordiales. Donc, je suppose que tout ça est prévu et la mesure de "c" ne sera, dans cette expérience, qu'un effet de bord (un peu comme la mesure de vitesse des neutrinos dans l'expérience Opéra.... comme quoi une mesure annexe peut parfois provoquer des sueurs )

[Gilgamesh]

Mais pour une telle mesure, il nous faudrait connaitre « exactement » la distance entre le satellite et le réflecteur lunaire, et comment fait-on sans utiliser un faisceau lumineux, puisque c’est justement celui-ci que nous étudions.

Historiquement : on dispose d'une première estimation de la distance de la Lune par la mesure du parallaxe terrestre (ce qui suppose déjà de connaitre le rayon terrestre). On peut estimer la constante de gravité localement et en déduire la masse de la Terre à l'aide des lois de Newton. Avec les transits vénusiens on a l'unité astronomique et ainsi la masse du Soleil. De là, on connait toutes les orbites du système solaire par mesure des périodes orbitales et on dispose donc d'un système solaire métré.

[Zefram Cochrane]

Salut,
J'avoue qu'en tant que partisan d'une vitesse de la lumière variable (localement) cette histoire de câble à été une douche froide (plutôt que des sueurs froides) mais entre temps, j'ai bien rigolé quand même (vu le bordel sur FS) surtout après avaoir subi les foudres de l'article 6.
Cordialement,
Zefram

[Deedee81]

Salut,

cette histoire de câble

Pardon ?
(je n'ai peut-être pas les yeux en face des trous ce matin. A quoi fais-tu allusion ???)

[Zefram Cochrane]

Les résultats d'Opéra n'étaient pas faussés à cause de la longueur d'un câble?

[Deedee81]

Les résultats d'Opéra n'étaient pas faussés à cause de la longueur d'un câble?

D'une connexion en tout cas. Ok merci, je n'avais pas du tout compris de quoi tu parlais. Il ne me reste donc qu'une et une seule solution : aller me chercher un café

Merci,

[daniel100]

Bonjour et merci pour vos interventions,

Je m’intéresse toujours à l’aspect technique de mise en œuvre.

Ne serait-il pas possible de positionner deux miroirs l’un en face de l’autre distant de plusieurs mètres (toujours dans une chambre sous vide), mais avec un angle minuscule, vraiment très petit afin que le rayon lumineux émit puisse parcourir un maximum d’allés-retours.

Ici un petit schéma au cas où je ne serais pas clair :



Le problème d’une telle mise en œuvre serait la précision des positionnements des miroirs, entre autres certainement.

L’expérience pourrait être menée ailleurs que sur terre, la lune par exemple, permettant une plus grande distance entre les deux miroirs.

Une telle expérience serait-elle possible ? et permettrait-elle d’étudier une mesure sur un parcourt de quelle longueur du rayon lumineux ?

Merci,

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
Je ne pense pas du fait qu'une reflectipn n'est jamais totale, les photons réfléchis ne sont pas les mêmes que les photons incidents. D'où un délai temporel non nul entre l'instant où les photons incidents sont absorbés par le miroir et l'instant où ceux formant l'images réfléchie sont émis.
Cordialement
Zefram.

[daniel100]

Bonsoir,
Je ne pense pas du fait qu'une reflectipn n'est jamais totale, les photons réfléchis ne sont pas les mêmes que les photons incidents. D'où un délai temporel non nul entre l'instant où les photons incidents sont absorbés par le miroir et l'instant où ceux formant l'images réfléchie sont émis.
Cordialement
Zefram.

Je me doutais qu’il devrait y avoir des pertes, voila qui est confirmé, de plus cette expérience n’apporterait rien, car confinée dans un petit volume. Ce qui serait intéressant, c’est une mesure sur une longue distance linéaire.

[Gilgamesh]

Elle existe dans le cadre du laser Terre Lune.

L'orbite de la Lune est bien déterminée par la mesure de la masse de la Terre et de la période orbitale. Et la mesure de ces paramètre ne fait pas intervenir la vitesse de la lumière.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
L'effet Shapiro permet la mesure de la vitesse moyenne de la lumière pour un référentiel donné. Une vitesse coordonnée soit, mais une vitesse quand même.
Cordialement,
Zefram.

[Nicophil]

Bonjour,

L'effet Shapiro permet la mesure de la vitesse moyenne de la lumière

Hum, ça me paraît difficile...

[Deedee81]

Salut,

Ben, c'est déjà ce qu'on fait (mesure distance Terre-Lune, interféromètres utilisés pour toutes sortes de choses). Le problème n'est pas de faire-faire des aller-retour entre deux miroirs mais de connaitre la distance entre les miroirs. On ne peut évidemment pas utiliser la vitesse de la lumière pour la mesurer puisque la vitesse c'est ce qu'on essaie de mesurer !

En métrologie, on compare les différents mètres étalons secondaires ou anciens (dont celui ayant servi à la définition du mètre à une époque : un étalon en platine iridié ou l'étalon basé sur la longueur d'onde d'un atome) avec le mètre étalon établit sur base de la vitesse de la lumière. On compare donc deux méthode de mesure des distances.

Le problème est que toutes ces méthodes sauf une (la vitesse de la lumière) ne peuvent être mis en oeuvre que sur des distances assez petites. Or on aurait besoin de deux méthodes marchant sur des grandes distances.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Pour une trajectoire radiale, l'équation des champs dans la métrique de Schwarzschild s'écrit :


Pour une trajectoire radiale de genre lumière

Localement => ,

et à une distance coordonnée à r du centre de la source du champ de gravitation, la vitesse coordonnée de la lumière :

=> pour

Donc la distance parcourue radialement par la lumière pour un observateur virtuel à l'oo d'un point R à un point Ro ( l'observateur réel)



Le problème est que nous qui effectuons la mesure ne sommes pas à l'oo mais à une distance Ro'.

De même pour lui, le point de départ ne sera par R mais R'. Comme l'observateur O' est stationnaire en Ro':



Il faut donc multiplier le résultat précédent par
pour trouver la distance parcourue par la lumière dans le référentiel de O'.

Cordialement,
Zefram

[triall]

Bonjour à tous, excusez si j'ai raté quelque chose, mais en lisant le post "en travers" , j'ai cru constater que personne n'a parlé de la fabuleuse expérience sur Montmartre- Mont Valérien de la part de Fizeau, avec des roues dentées , qui tournaient avec une machine à vapeur, .A connaître absolument.
La lumière est envoyée à travers une roue dentée à plusieurs km, où est placé un miroir . Figurez vous que même avec peu de km (8.6 km aller), la lumière n'a pas le temps de faire un aller-retour , et passer par le même trou par lequel elle a filé , la roue dentée-trouée a tourné pendant l'aller-retour de la lumière , elle est bloquée sur une partie non trouée . Reste à calculer le temps de rotation trou -pas trou , en connaissant exactement la vitesse de rotation (on accélère progressivement la roue dentée jusqu'à ce que la lumière soit occultée )...
On doit faire grande publicité à ce genre de manipulation , c'est tout simplement génial !
Saluts

[daniel100]

Bonjour à tous, excusez si j'ai raté quelque chose, mais en lisant le post "en travers" , j'ai cru constater que personne n'a parlé de la fabuleuse expérience sur Montmartre- Mont Valérien de la part de Fizeau, avec des roues dentées , qui tournaient avec une machine à vapeur, .A connaître absolument.
La lumière est envoyée à travers une roue dentée à plusieurs km, où est placé un miroir . Figurez vous que même avec peu de km (8.6 km aller), la lumière n'a pas le temps de faire un aller-retour , et passer par le même trou par lequel elle a filé , la roue dentée-trouée a tourné pendant l'aller-retour de la lumière , elle est bloquée sur une partie non trouée . Reste à calculer le temps de rotation trou -pas trou , en connaissant exactement la vitesse de rotation (on accélère progressivement la roue dentée jusqu'à ce que la lumière soit occultée )...
On doit faire grande publicité à ce genre de manipulation , c'est tout simplement génial !
Saluts

ici le lien de wikipédia

[bb98]

Bonjour
Attention, il faut toujours bien considérer le milieu de propagation !
La vitesse de la lumière n'est le "chiffre bien connu "QUE dans le vide. Fizeau, par exemple la mesure dans l'air.
Par ailleurs, et plus fondamentalement, il ne faut pas confondre la vitesse de la lumière et LA constante "c".
"c" est une "constante" (enfin, constante dans certaines théories...) , la lumière "va à "c" ", si on est dans le vide ET
si les photons sont sans masse ( dans certaines théories, les photons ont une très petite masse, alors, dans le vide
ils vont à c moins epsilon)

Bonnes lectures