direction de l'attraction

[jacknicklaus]

Bonjour à tous.
J'exhume, d'un récent fil fermé, un point de discussion, non clos, qui me tient à coeur. Il s'agit de préciser la direction exacte vers laquelle des corps en mouvement "régulier" sont attirés.

Notamment Deedee81 y amorçait une discussion fort intéressante, selon les termes suivants, que je copie-colle ici en italique :

Par exemple, pour une planète en orbite autour d'une étoile, l'attraction subie par l'étoile (qui est d'ailleurs une des méthodes utilisée pour détecter les planètes ES) est dirigée vers la planète (et non la position qu'elle occupait) car il y a une espèce de conspiration dans les équations qui y conduisent. Mais ce n'est pas une propagation instantanée. C'est plutôt du "prévisionnel" si je puis dire.

On a quelque chose de tout à fait analogue avec les forces électrostatiques mais pour un mouvement rectiligne uniforme uniquement (c'est la grosse différence). Le potentiel électrostatique coulombien est "instantané", mais pour les champs E et B, il y a conspiration des différentes grandeurs qui font que toute variation se propage forcément à vitesse <= c.

Je sais pas trop comment vulgariser ce phénomène. Je l'ai vu dans les équations (*), mais pour en parler, pffff Si quelqu'un sait mieux le faire, tant mieux.

Je suggère de poursuivre les échanges, seulement sur ce thème, dans ce nouveau fil.
-----

[inviteefd8627f]

Il y a un article dans le dernier "Pour la Science" qui pourrait éclairer la question: une équipe de chercheurs a entrepris un travail de fourmi: cartographier des centaines de galaxies dans notre environnement proche, calculer leur vitesse et la direction de leur déplacement. Ca donne des résultats assez spectaculaires.

[Mailou75]

Deedee ? This fil is for you

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
c'est valable aussi pour la planète en orbite autour de l'étoile non?
C'est d'ailleurs mesuré et cela fait affirmer à certains que la vitesse de propagation de la gravitation est très supérieure à c voire infinie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[papy-alain]

C'est d'ailleurs mesuré et cela fait affirmer à certains que la vitesse de propagation de la gravitation est très supérieure à c voire infinie.

Salut Zef Tu aurais des sources ?

[Zefram Cochrane]

http://www.gravitywarpdrive.com/Speed_of_Gravity.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Tom_Van_Flandern

Malgré le pédigrée du personnage, il s'appuie sur les observations.
Mais je suis convaincu que l'interprétation qui en est faite est fausse et que le raccourci qu'il en fait est facile.

[papy-alain]

Je dois avouer que l'article ne manque pas d'arguments qui semblent probants. Il serait intéressant d'avoir l'avis d'un spécialiste.

[moijdikssékool]

on y lit:

Why do total eclipses of the Sun by the Moon reach maximum eclipse about 40 seconds before the Sun and Moon’s gravitational forces align?

Ca a l'air intriguant!
Ceci dit, vu comment l'on voit les OG, elles constituent finalement le tissu de l'espace-temps, on peut déjà considérer l'élasticité de l'espace-temps. Extrêmement rigide (il faut une étoile pour le déformer de manière significative, en tout cas suffisamment pour que l'on puisse le constater via l'effet lentille gravitationnelle), on pourrait faire l'analogie avec un matériau ultra-dense. Or plus un matériau est dense, plus l'onde de déformation qu'y propage est rapide. Finalement on pourrait avoir des vitesses de propagation qui défient l'entendement. Bon le mauvais côté de cette analogie, c'est que l'OG n'est pas corpusculaire (c'est en tout cas le raisonnement qui a amené à dire que la lumière est corpusculaire car, si c'était une onde, on aurait constaté une augmentation de sa vitesse dans l'eau. Souvenir approximatif)
En tout cas, ce serait intéressant de connaître sa vitesse. Au travers des oscillations dans les bras Virgo-Ligo, on ne peut pas en déduire la vitesse de propagation? A priori, on connaît la masse M qui a disparu lors de la collision de trous-noirs, donc on connaît la 'hauteur' de la déformation de l'espace-temps (la hauteur du 'vase' causée par M) qui a généré l'onde que nous avons reçu. On connaît l'élasticité de l'espace-temps, donc on sait en combien de temps cette hauteur est parcourue, on connaît donc la fréquence. La longueur d'onde λ est mesurée via les mesures d'oscillation dans les bras Virgo-Ligo, on devrait en déduire la célérité...

[invite51d17075]

heu, voilà qui risque de relancer un très vieux débat .............................. ..........
@moijdissekol:
att à la distinction éventuelle entre OG et gravitation.

[pm42]

Extrêmement rigide (il faut une étoile pour le déformer de manière significative, en tout cas suffisamment pour que l'on puisse le constater via l'effet lentille gravitationnelle),

Et tu tiens sur le sol par la seule force de ta volonté ? Pas du tout parce que la Terre déforme l'espace-temps de manière significative ? En battant des bras, tu échappes à sa gravité ?

Bon le mauvais côté de cette analogie, c'est que l'OG n'est pas corpusculaire (c'est en tout cas le raisonnement qui a amené à dire que la lumière est corpusculaire car, si c'était une onde, on aurait constaté une augmentation de sa vitesse dans l'eau. Souvenir approximatif)

Très approximatif parce qu'on ne connait pas le statut du graviton et qu'utiliser un raisonnement qui a amené à dire que la lumière n'est pas une onde est assez ridicule. C'est une onde.

En tout cas, ce serait intéressant de connaître sa vitesse. Au travers des oscillations dans les bras Virgo-Ligo, on ne peut pas en déduire la vitesse de propagation?

On connait la vitesse des ondes gravitationnelles, c'est c.

A priori, on connaît la masse M qui a disparu lors de la collision de trous-noirs, donc on connaît la 'hauteur' de la déformation de l'espace-temps (la hauteur du 'vase' causée par M) qui a généré l'onde que nous avons reçu. On connaît l'élasticité de l'espace-temps, donc on sait en combien de temps cette hauteur est parcourue, on connaît donc la fréquence. La longueur d'onde λ est mesurée via les mesures d'oscillation dans les bras Virgo-Ligo, on devrait en déduire la célérité...

Vouloir réinventer la physique post après post est distrayant pour les lecteurs indulgents mais assez peu prometteur.

[Deedee81]

Salut,

Misère, pas encore eut le temps de regarder ce sujet. J'ai bien pris mon bouquin. Mais trouver du temps, c'est autre chose.

Sinon, l'approche par : https://fr.wikipedia.org/wiki/Potent...%80%93Wiechert
suggéré par Amanuensis, est une bonne idée. Même si je comptais faire le calcul sur un cas précis pour illustrer.

Et tu tiens sur le sol par la seule force de ta volonté ? Pas du tout parce que la Terre déforme l'espace-temps de manière significative ? En battant des bras, tu échappes à sa gravité ?

moijdikssékool,

Il me semble que la confusion porte sur "courbure de l'espace" et "courbure de l'espace-temps". Cette dernière est importante près de la Terre. Mais la première est généralement assez faible et ceci est dû tout bêtement au facteur 'c' dans la métrique.

Et je confirme que la vitesse est 'c'. Gilgamesh m'a rappelé récemment que les mesures de Ligo avaient confirmé ce qu'on pensait tous.
Le contraire aurait été étonnant : la théorie dit que la vitesse des OG est 'c', la même théorie fait des prédictions pas du tout triviale sur le ralentissement des pulsars binaires. Et cela a été la première confirmation de l'existence de OG et avec une grande précision encore bien. Il serait sacrément étonnant que la théorie soit juste sauf sur un seul point. C'est difficile de rejeter un élément de la théorie sans tout foutre en l'air.

J'ai déjà vu aussi des développements théoriques attribuant une élasticité à l'espace-temps. Mais cette élasticité est très formelle. La voir comme une élasticité mécanique serait totalement fautif (à cause de propriétés bien connues de la relativité générale : son invariance par difféomorphisme ou comme on dit "l'absence d'arrière-plan" ou si on veut de scène de théâtre : cela donne un caractère strictement relationnel (*) à la gravitation et il faut éviter de donner trop de "matérialité" à l'espace-temps).

(*) Malheureusement, une formulation mathématique purement relationnelle n'est pas évidente. J'ai essayé une fois mais ça donne un espace d'états non séparable et ça pour les mathématiciens c'est toujours un cauchemar. On trouve le même genre de difficulté en gravité quantique à boucles. Je voulais en fait voir si en réalisant cette étape au niveau classique cela ne simplifierait pas les problèmes en les "coupant en deux". Mais hélas non. Le caractère relationnel reste donc une approche très intuitive et très pédagogique, c'est celle adoptée dans Gravitation au début quand ils présentent l'espace-temps (**), mais techniquement ce n'est pas très pratique.

(**) Comme ils le disent : "l'espace-temps est défini par ce qui s'y passe".

[Zefram Cochrane]

Je dois avouer que l'article ne manque pas d'arguments qui semblent probants. Il serait intéressant d'avoir l'avis d'un spécialiste.

L'argument le plus percutant, je trouve est celui où il explique que l'explication RG est de dire que pour les champs faibles, la RG peut se réduire à la gravitation newtonienne et que ce explique que la Terre est attirée par la position coordonnée du Soleil et non par la position apparente. D'où cette remarque : Si la gravitation se propage à c (ce qui est vraisemblablement le cas), si cette explication est valide pourquoi n'observerions nous pas le même phénomène avec la lumière?

l'aberration de la lumière du à la vitesse orbitale de la Terre ne devrait-elle pas être "corrigée" elle aussi?

[Deedee81]

Salut,

Attention de ne pas tout mélanger :

- l'équivalent d'un rayon lumineux c'est une onde gravitationnelle
- l'équivalent de la gravitation "habituelle" c'est les champs électrostatiques par exemple
- les ondes gravitationnelles sont soumises à l'aberration exactement au même titre que la lumière, bien que cela n'ait pas été vérifié à ma connaissance, mais probablement cela pourra être fait assez vite une fois Virgo en place. L'aberration étant un effet purement cinématique indépendant de la "nature" de l'onde (ou du corpuscule, l'aberration affecte même les goutes de pluie ).
- le fait que la "propagation" du champ gravitationnel soit beaucoup plus difficile à mettre en évidence est lié au caractère quadrupolaire des O.G. (alors que les ondes EM sont dipolaires). Je ne connais pas de bonne manière d'expliquer ça clairement "avec des mots". Voir aussi cette section par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_g....A8me_physique
Les champs électrostatiques se décrivent le plus facilement par le potentiel Coulombien. Celui-ci est "instantané" (pas de terme de propagation dans la formule). Mais quelle importance ? : c'est statique !!!!! On a le même genre de chose avec la gravité mais dans des cas stationnaires plus larges (sinon ce serait facile de produire des O.G.). C'est aussi pourquoi la gravité newtonienne "instantanée" marche si bien.

[mach3]

L'argument le plus percutant, je trouve est celui où il explique que l'explication RG est de dire que pour les champs faibles, la RG peut se réduire à la gravitation newtonienne et que ce explique que la Terre est attirée par la position coordonnée du Soleil et non par la position apparente. D'où cette remarque : Si la gravitation se propage à c (ce qui est vraisemblablement le cas), si cette explication est valide pourquoi n'observerions nous pas le même phénomène avec la lumière?

Quand vous avez une charge électrique en mouvement rectiligne uniforme, le champ électrique E pointe vers sa position "instantanée" et non retardée, alors que la lumière provenant éventuellement de cette charge provient de sa position retardée et non instantanée. Idem pour la gravitation.
Le champ électrique en un point résulte de plusieurs contributions de différents effet (dont le champ électrique retardé et rayonnement électromagnétique entre autre) et on obtient un champ électrique qui pointe vers la position instantanée de la source du champ. Voir ici http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_28.html notamment l'équation 28.3.
Il y a un mécanisme similaire avec la gravitation.

m@ch3

[invite51d17075]

- l'équivalent de la gravitation "habituelle" c'est les champs électrostatiques par exemple
........
- le fait que la "propagation" du champ gravitationnel soit beaucoup plus difficile à mettre en évidence est lié au caractère quadrupolaire des O.G. (alors que les ondes EM sont dipolaires).
.......
Les champs électrostatiques se décrivent le plus facilement par le potentiel Coulombien. Celui-ci est "instantané" (pas de terme de propagation dans la formule). Mais quelle importance ? : c'est statique !!!!! On a le même genre de chose avec la gravité mais dans des cas stationnaires plus larges (sinon ce serait facile de produire des O.G.). C'est aussi pourquoi la gravité newtonienne "instantanée" marche si bien.

bjr,
cela re titille pour moi un vieux sujet, et me rappelle qcq débats.
du coup, ce qui m'avait convaincu, notamment parce que mes interlocuteurs étaient plus qualifiés, me trouble de nouveau.

[invite51d17075]

Donc, avec toutes les réserves possibles, voilà ce que je déduis de ton exposé.
Dans un univers "idéal" statique , la gravitation peut n'être représentée que par une déformation statique de l'espace temps.
En ce sens, elle "serait" instantanée.
Or, rien n'est fixe, donc le modèle "statique" est non représentatif.
Par ailleurs, les modifications ( mouvements ,etc ) induiraient des OG ( plus ou moins minimes ou importantes ) qui elles se déplacent à c.

j'attend avec la curiosité d'un apprenant toute remarque : précision , explication erronée de ma part, .........
merci.
Cdt

[Zefram Cochrane]

au moment d'une eclipse l'effet marée, pointe vers la position retardée ou vers la position "actualisée" ( ie "instantanée") ?

[papy-alain]

Bonjour Deedee

les ondes gravitationnelles sont soumises à l'aberration exactement au même titre que la lumière, bien que cela n'ait pas été vérifié à ma connaissance, mais probablement cela pourra être fait assez vite une fois Virgo en place. L'aberration étant un effet purement cinématique indépendant de la "nature" de l'onde (ou du corpuscule, l'aberration affecte même les goutes de pluie ).

Oui, ceci est évident. Mais n'y a-t-il pas une différence essentielle entre OG et gravitation ?
L'auteur de l'article pose trois questions auxquelles un amateur comme moi n'a pas de réponse :

- Pourquoi les éclipses totales du Soleil par la Lune atteignent-elles une éclipse maximale d'environ 40 secondes avant que les forces gravitationnelles du Soleil et de la Lune ne s'alignent ?

- Comment les pulsars binaires anticipent-ils la position, la vitesse et l'accélération de l'autre plus rapidement que le temps de lumière entre eux permettrait ?

- Comment les trous noirs ont-ils la gravité quand rien ne peut sortir parce que la vitesse d'échappement est plus grande que la vitesse de la lumière ?

Ces questions sont elles farfelues ou sont elles réellement fondées sur l'observation ?

[jacknicklaus]

Voir ici http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_28.html notamment l'équation 28.3.

ah ! Super merci. Exactement ce que j'attendais. Décidément, il faudra que je lise Feynman...

Il y a un mécanisme similaire avec la gravitation.

Connais tu un texte similaire à celui de Feynman, mais pour la gravitation ?

[Deedee81]

Salut,

Le seul truc que je peux répondre est sur les TN (avec les mains : espace-temps "figé", dilatation du temps, tout ça, on en avait déjà parlé). Mais les autres questions, y compris la dernière, je ne sais pas.
Je suis même surpris pour les éclipses.

Quelqu'un a la réponse ?

[Zefram Cochrane]

J'ai troouvé bizarre que l'eclipse aie lieu 381s AVANT l'effet de gravité maximum. Je me serais attendu à lire plutôt APRES (vu le contexte) mais il doit y avoir une explication logique.
je pense au sens de rotation.

[mach3]

ah ! Super merci. Exactement ce que j'attendais. Décidément, il faudra que je lise Feynman...

oui, il faut le lire, c'est vraiment pas du temps de perdu! (et c'est gratuit pour la version en ligne anglaise)

Connais tu un texte similaire à celui de Feynman, mais pour la gravitation ?

malheureusement non. Je sais que c'est évoqué, au moins vaguement, dans le MTW (je n'en ai encore lu que la moitié, retenu le quart et compris le huitième...). J'ai lu aussi dans de la vulgarisation que les ondes gravitationnelles "actualisait" le champ de gravitation, tout comme les ondes EM actualisent le champ électrique.

Oui, ceci est évident. Mais n'y a-t-il pas une différence essentielle entre OG et gravitation ?

ben oui, le même genre de différence essentielle qu'il y a en onde EM et electromagnétisme...

- Pourquoi les éclipses totales du Soleil par la Lune atteignent-elles une éclipse maximale d'environ 40 secondes avant que les forces gravitationnelles du Soleil et de la Lune ne s'alignent ?

y a t'il une source précise? ça devrait être le contraire a priori, à moins que je sois trompé par mon intuition ou que j'ai loupé un détail.

- Comment les pulsars binaires anticipent-ils la position, la vitesse et l'accélération de l'autre plus rapidement que le temps de lumière entre eux permettrait ?

en partie grâce aux OG. Ce qu'il y a de bien dans la courbure de l'espace-temps, c'est qu'elle est lié aux dérivées premières et secondes de la métrique, donc la courbure "contient" des informations sur la position, la vitesse et l'accélération des sources, ce qui permet ce qui ressemble à une anticipation.

- Comment les trous noirs ont-ils la gravité quand rien ne peut sortir parce que la vitesse d'échappement est plus grande que la vitesse de la lumière ?

parce que, comme je l'ai déjà mentionné dans un fil précédent, on est attiré par ce qu'on peut voir seulement, c'est à dire que par ce qui se trouve dans notre cône passé, sinon la causalité est violée. On est attiré par ce qui est dans notre cône passé, mais dans la direction (extrapolée) que ce que l'on peut voir occupe "maintenant" (avec toutes les précautions à prendre par rapport à ce terme). Il n'y a qu'une seule manière pour que l'horizon d'un trou noir entre dans notre cône passé, c'est de franchir cet horizon. La partie de l'espace-temps dans/après l'horizon est à jamais sans influence sur nous, tant qu'on ne tombe pas dedans. Ce qui "attire" donc, c'est la matière en effondrement qui précède la formation du trou noir.

m@ch3

[moijdikssékool]

Et tu tiens sur le sol par la seule force de ta volonté ?

ce qui est sûr c'est qu'on n'a pas caractérisé l'espace-temps en agitant les bras

Très approximatif parce qu'on ne connait pas le statut du graviton

je ne parle pas du graviton, mais du tissu dans lequel évolue l'OG

C'est une onde

la lumière est aussi corpusculaire, c'est ce que l'on avait pas compris à l'époque et qu'on a fini par accepter

Il me semble que la confusion porte sur "courbure de l'espace" et "courbure de l'espace-temps". Cette dernière est importante près de la Terre. Mais la première est généralement assez faible et ceci est dû tout bêtement au facteur 'c' dans la métrique.

ah euh... quand une masse disparaît, c'est l'espace ou l'espace temps qui oscille un temps?

la vitesse est 'c'

c'est via les oscillations ou la pseudo-période du signal observé à Ligo qu'on l'a déduit?

[invite51d17075]

malheureusement non. Je sais que c'est évoqué, au moins vaguement, dans le MTW (je n'en ai encore lu que la moitié, retenu le quart et compris le huitième...). J'ai lu aussi dans de la vulgarisation que les ondes gravitationnelles "actualisait" le champ de gravitation, tout comme les ondes EM actualisent le champ électrique.
.........
y a t'il une source précise? ça devrait être le contraire a priori, à moins que je sois trompé par mon intuition ou que j'ai loupé un détail.
........
en partie grâce aux OG. Ce qu'il y a de bien dans la courbure de l'espace-temps, c'est qu'elle est lié aux dérivées premières et secondes de la métrique, donc la courbure "contient" des informations sur la position, la vitesse et l'accélération des sources, ce qui permet ce qui ressemble à une anticipation.

merci, tout cela se précise pour moi.

[Zefram Cochrane]

y a t'il une source précise? ça devrait être le contraire a priori, à moins que je sois trompé par mon intuition ou que j'ai loupé un détail.





m@ch3

3. The solar eclipse test

Yet another manifestation of the difference between the propagation speeds of gravity and light can be seen in the case of solar eclipses (Van Flandern, 1993, pp. 49-50). The Moon, being relatively nearby and sharing the Earth’s 30 km/sec orbital motion around the Sun, has relatively little aberration (0.7 arc seconds, due to the Moon’s 1 km/sec orbital speed around Earth). The Sun, as mentioned earlier, has an aberration of just over 20 arc seconds. It takes the Moon about 38 seconds of time to move 20 arc seconds on the sky relative to the Sun. Since the observed times of eclipses of the Sun by the Moon agree with predicted times to within a couple of seconds, we can use the orbits of the Sun and the Moon near times of maximum solar eclipse to compare the time of predicted gravitational maximum with the time of visible maximum eclipse.

In practice, the maximum gravitational perturbation by the Sun on the orbit of the Moon near eclipses may be taken as the time when the lunar and solar longitudes are equal. Details of the procedure are provided in the reference cited. We find that maximum eclipse occurs roughly 381.9 seconds of time, on average, before the time of gravity maximum. If gravity is a propagating force, this 3-body (Sun-Moon-Earth) test implies that gravity propagates at least 20 times faster than light.

C'est dans le lien de To Van Flandern.
Si son interprétation est sujette à caution, côté mesures expérimentales, on peut lui faire confiance.

[papy-alain]

Ce qu'il y a de bien dans la courbure de l'espace-temps, c'est qu'elle est lié aux dérivées premières et secondes de la métrique, donc la courbure "contient" des informations sur la position, la vitesse et l'accélération des sources, ce qui permet ce qui ressemble à une anticipation.
m@ch3

Si je comprends bien, la courbure de l'espace-temps s'adapte instantanément aux déplacements de la masse qui la génère ?

[mach3]

ah euh... quand une masse disparaît, c'est l'espace ou l'espace temps qui oscille un temps?

une masse ne disparait jamais... plus exactement, la source du champ ne disparait jamais, à savoir l’énergie et l'impulsion. En tout cas on ne peut pas, en toute rigueur, se demander ce qui se passe en terme d'émission d'OG quand une masse disparait en utilisant un cadre (la RG) qui prédit les OG mais n'admet pas qu'une masse puisse disparaitre (en gros c'est si ça ma tante en avait...)

m@ch3

[mach3]

Si je comprends bien, la courbure de l'espace-temps s'adapte instantanément aux déplacements de la masse qui la génère ?

ce n'est pas exactement cela. Il faudrait plutôt dire (mais ce n'est toujours pas rigoureux), que les effets de la courbure sur une masse test (direction de l'attraction, donc ~à peu près un truc qui ressemble à la déviation géodésique) semblent correspondre à ceux qu'on aurait si la source était immobile à son emplacement "instantané".
Le problème que j'ai, c'est que je n'ai pas les maths derrière moi pour m'aider à faire une explication rigoureuse, seulement des bribes de compréhension...

m@ch3

[mach3]

j'ai trouvé ça : http://math.ucr.edu/home/baez/physic...rav_speed.html

In general relativity, on the other hand, gravity propagates at the speed of light; that is, the motion of a massive object creates a distortion in the curvature of spacetime that moves outward at light speed. This might seem to contradict the Solar System observations described above, but remember that general relativity is conceptually very different from newtonian gravity, so a direct comparison is not so simple. Strictly speaking, gravity is not a "force" in general relativity, and a description in terms of speed and direction can be tricky. For weak fields, though, one can describe the theory in a sort of newtonian language. In that case, one finds that the "force" in GR is not quite central—it does not point directly towards the source of the gravitational field—and that it depends on velocity as well as position. The net result is that the effect of propagation delay is almost exactly cancelled, and general relativity very nearly reproduces the newtonian result.

m@ch3

[moijdikssékool]

un cadre (la RG) qui prédit les OG mais n'admet pas qu'une masse puisse disparaitre (en gros c'est si ça ma tante en avait...)

ce n'est pas dans le cadre de la RG que l'on a prédit que, via l'expérience Ligo, si 2trous noirs fusionnaient, on observerait des fluctuations de l'espace(-temps?)?