Le temps et le GPS

[invite52e554cd]

Il y a un point que je ne parviens pas à comprendre. On sait que le temps ne s'écoule pas de la meme facon sur une orbite à 20000kms que sur Terre. Sachant que les satellites GPS utilisent les horloges atomiques en utilisant les propriétés du photon (fréquences) pour établir le temps. La célébre formule d'Einstein E=mc2 établit une équivalence entre masse et énergie, indique que le photon est sensible à un champ gravitationnelle. En perdant de l'altitude dans un champ de pesanteur, le photon gagne de l'énergie et donc sa fréquence augmente. On a un décalage vers le bleu d'origine gravitationnelle. Et donc les horloges en orbite et les horloges au sol ne battent pas de la meme facon. Mais alors pourquoi les horloges en orbite avancent-elle par rapport aux horloges au sol alors que les premiers ne sont pas soumis à l'effet gravitationnelle?

Tout d'abord, bienvenue sur le forum. Je te conseille de lire la charte. Tu y trouveras par exemple :

La courtoisie est de rigueur sur ce forum: pour une demande de renseignements bonjour et merci devraient être des automatismes

JPL, modérateur
-----

[invited2098025]

Mais alors pourquoi les horloges en orbite avancent-elle par rapport aux horloges au sol alors que les premiers ne sont pas soumis à l'effet gravitationnelle?

Je t'avoue que je ne suis pas bien sûr d'avoir compris la question. Mais si les horloges en orbite avancent par rapport à celle au sol c'est justement car le champ gravitationnelle est moins fort...
Tu devrais la reposter sur le forum physique, je pense que tu auras beaucoup plus de succès, et peut être avec un titre plus explicite aussi.

[invité576543]

Il y a un point que je ne parviens pas à comprendre. On sait que le temps ne s'écoule pas de la meme facon sur une orbite à 20000kms que sur Terre. Sachant que les satellites GPS utilisent les horloges atomiques en utilisant les propriétés du photon (fréquences) pour établir le temps. La célébre formule d'Einstein E=mc2 établit une équivalence entre masse et énergie, indique que le photon est sensible à un champ gravitationnelle. En perdant de l'altitude dans un champ de pesanteur, le photon gagne de l'énergie et donc sa fréquence augmente. On a un décalage vers le bleu d'origine gravitationnelle. Et donc les horloges en orbite et les horloges au sol ne battent pas de la meme facon. Mais alors pourquoi les horloges en orbite avancent-elle par rapport aux horloges au sol alors que les premiers ne sont pas soumis à l'effet gravitationnelle?

Bonjour,

Le décalage vers le bleu (ou le rouge) d'origine gravitationnel s'applique quand le champ gravitationnnel du point d'émission et celui du point d'absorption du photon sont différents.

Dans le cas du GPS, les photons dans l'horloge sont dans le même champ gravitationnel.

Les horloges au sol et en orbite battent "de la même façon", parce dans les deux cas il n'y a pas de changement de champ entre le point d'émission et le point de réception du photon.

Cordialement,

[invite52e554cd]

Bonjour,
En réponse à mmy, je ne suis pas d'accord sur ce que tu dis: "les horloges au sol et en orbite battent de la meme facon", ce n'est pas vrai car les satellites GPS exigent des corrections relativistes - prédit par la relativité générale- (sans parler d'autres facteurs -influence de l'ionosphère en autre) et donc en pratique les horloges des satellites sont concus pour retarder de quelques microsecondes par jour (à peu près de mémoire de 45 microsecondes + une avance de 7 microsecondes). En effet, les horloges satellisés subissent un retard qui est du à l'effet de dilatation du temps qui est vraiment très minime (de l'ordre de 7 microsecondes) Cela veut dire que les horloges satellisés avancent de plus ou moins 35 microsecondes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Bonjour,
En réponse à mmy, je ne suis pas d'accord sur ce que tu dis: "les horloges au sol et en orbite battent de la meme facon", ce n'est pas vrai car les satellites GPS exigent des corrections relativistes - prédit par la relativité générale- (sans parler d'autres facteurs -influence de l'ionosphère en autre) et donc en pratique les horloges des satellites sont concus pour retarder de quelques microsecondes par jour (à peu près de mémoire de 45 microsecondes + une avance de 7 microsecondes). En effet, les horloges satellisés subissent un retard qui est du à l'effet de dilatation du temps qui est vraiment très minime (de l'ordre de 7 microsecondes) Cela veut dire que les horloges satellisés avancent de plus ou moins 35 microsecondes.

Bonsoir,

Elles battent de la même façon, selon l'écoulement du temps de l'endroit-vitesse où elle se trouve. Un observateur près d'une horloge voit exactement le même fonctionnement qu'un autre observateur près de l'autre horloge. L'examen local de l'horloge ne permet pas d'y voir une quelconque différence. C'est l'examen à distance qui révèle quelque chose.

Les chiffres donnés ne sont pas particuliers aux horloges, c'est le temps qui s'écoule différemment. Les horloges se contentent de mesurer cet écoulement, de le traduire en chiffres. Elles ne sont pour rien en elles-mêmes dans ces différences. Tout autre horloge, sans photon, avec n'importe quoi, ferait la même mesure.

Cordialement,

[invite52e554cd]

Bonsoir,

Suite à la réponse de mmy, pourtant la théorie de la relativité générale dit que deux horloges rigoureusement identiques soumises à une gravité différente ne battent pas au meme rythme. Non?

Cordialement

[invité576543]

Bonsoir,

Suite à la réponse de mmy, pourtant la théorie de la relativité générale dit que deux horloges rigoureusement identiques soumises à une gravité différente ne battent pas au meme rythme. Non?

Cordialement

Bonsoir,

Ce que dit la RG, ce que j'en comprends, est que l'écoulement du temps dépend de la vitesse et de la gravité. Ceci n'est perceptible qu'en comparant ce qui se passe à deux endroits suffisamment distincts : il y a une différence du rythme de l'écoulement du temps, liée à la différence de vitesse et à la différence de gravité.

Localement, tous les phénomènes sont soumis au même écoulement du temps, et rien n'est perceptible en ne regardant que des phénomènes locaux; il n'y a aucune altération d'un phénomène physique quelconque. Il n'y aucun moyen local de connaître sa vitesse ou la gravité (par exemple, sur Terre nous sommes non seulement soumis à la gravité de la Terre, mais aussi du Soleil, de la Galaxie, du grand attracteur; et les termes ne sont pas négligeable: une mesure est la vitesse de libération, à la surface de la Terre, elle est de 11 km/s pour la contribution de la Terre, et de 42 km/s pour la contribution du Soleil! Mais on ne perçoit que la contribution de la Terre, par la résistance du sol).

Pour la comparaison entre endoits distincts, il faut distinguer deux problèmes: la comparaison de deux horloges distantes, et le cas une horloge fixe et d'une autre horloge qui fait un voyage en boucle, partant de l'horloge fixe et y retournant. Le second cas est le plus clair.

Dans le second cas, on constate au retour que les deux horloges n'indiquent pas la même heure : L'écoulement du temps a été différent pour les deux horloges. Le décalage se calcule en intégrant le long du parcours un terme lié à la vitesse relative (relativité restreinte) fois un terme lié à la différence de gravité.

L'avantage de ce second cas est qu'on parle de choses comparables: l'heure des deux horloges au même endroit.

Dans le premier cas, on cherche à comparer deux horloges à distance, ce qui, d'une certaine manière, n'a pas beaucoup de sens. Ce qu'on peut comparer, c'est l'horloge locale et ce que l'on voit, à distance, de l'autre horloge. Le mode de transmission de l'information intervient (effet Doppler), c'est un peu plus compliqué. Ce que l'on constate est que la perception (locale) du battement de l'horloge au loin n'est pas le même que celui de l'horloge locale, mais cela c'est vrai en mécanique classique. Le calcul montre un résultat différent entre le calcul classique, et celui de la relativité; et ce dernier correspond à ce qui est perçu.

En espérant que cela aide,

Cordialement,

[invitec8ee5c5f]

Très édifiant ce site. Je m'intéresse au temps et là je suis gâté. Pourri.

Si vous voulez connaitre mon intérêt pour le temps allez au site "les horloges s'arrêtent".

Vos observations y seront fort utiles.

[invitea20bed5c]

Localement, tous les phénomènes sont soumis au même écoulement du temps, et rien n'est perceptible en ne regardant que des phénomènes locaux;

Bref "tout est relatif"
Merci mmy, ton explication de la relativité m'a fait comprendre un truc !
Bonjour, bonne soirée, cordialement, tout ca tout ca...