Accéléromètres en apesanteur

[invitea3005ff8]

Bonjour,

Quelqu'un pourrait-il m'expliquer comment un accéléromètre embarqué sur un satellite, donc en chute libre lui-même ainsi que le mécanisme qu'il contient, peut mesurer les variations de champ gravitationnel terrestre? Les écrits à ce sujet que j'ai trouvé sur internet ne concernent que le mécanisme, une petite masse tenue au centre d'une cavité par électrostatique ou, nouvellement, des atomes froids en chute libre. Mais puisqu'il s'agit justement de chute libre, la masse à mesurer ne voyage-t-elle pas constamment à la même vitesse et dans la même direction que la cavité, annulant ainsi toute variation entre les deux?

Merci d'avance!

Raymond
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[Amanuensis]

L'espace proche n'est pas le vide parfait, il y a d'autres forces que la gravitation qui s'exercent sur le satellite (frottement, rayonnement). L'accéléromètre permet de les mesurer, et ainsi de corriger ces effets.

C'est la trajectoire du satellite (mesurée par rapport à d'autres satellites ou par rapport à la Terre) qui permet de mesurer le champ gravitationnel. L'accéléromètre n'est là que pour mesurer les erreurs dues aux autres forces. C'est critique, à cause de la précision recherchée.

[Amanuensis]

Une entrée intéressante sur le sujet (en anglais): https://en.wikipedia.org/wiki/Zero-drag_satellite ; voir aussi les deux liens donnés dans l'entrée.

[invitea3005ff8]

Merci pour l'information Amanuensis.

Une question analogue: comment fait-on pour mesurer les ondes gravitationnelles à l'aide d'un rayon laser alors que, étant en chute libre eux aussi, donc subissant simultanément la même courbure, la source et le détecteur devraient bouger exactement de la même manière que le rayon? Si c'était possible, ne serait-il pas aussi possible d'utiliser ce rayon laser dans un satellite pour mesurer la gravitation terrestre?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

C'est une autre question, à laquelle d'autres pourront répondre. Vaudrait mieux un nouveau fil, avec LIGO explicitement dans le titre, ou simplement voir si la question n'a pas déjà été posée dans une discussion concernant LIGO ; il y en a beaucoup ces temps-ci...

Pour la seconde partie, c'est peut-être comparable à l'électro-magnétisme: les dispositifs pour mesures les ondes électro-magnétiques (antennes) ne peuvent pas servir pour mesurer le champ électro-statique.

[invitea3005ff8]

Puisque mon sujet s'y prête déjà, au lieu d'initier un autre sujet, je repose m'a question autrement.

La courbure de l'espace/temps affectant autant la lumière que les corps, comment les rayons lasers de Virgo et Ligo arrivent-ils à se déformer différemment des bras?

[invitea3005ff8]

Je repose encore une fois ma question autrement.

Est-ce qu'un détecteur comme celui de Ligo pourrait détecter les variations de gravitation terrestres s'il était en orbite autour de la terre?

[Amanuensis]

La courbure de l'espace/temps affectant autant la lumière que les corps, comment les rayons lasers de Virgo et Ligo arrivent-ils à se déformer différemment des bras?

La question est légitime, et revient à demander pourquoi la distance entre les masses se modifie mais pas la longueur d'onde des rayons lumineux.

Je ne suis pas bien sûr de la réponse. Quelques éléments de réflexion en l'absence de réponses d'autres:

Il me semble que ce qu'on mesure n'est pas tant la distance entres les masses que la différence entre la distance entre les masses et la longueur du solide (portion de la Terre) dont sont solidaires les lasers mais pas les masses. (Et plus précisément la différences entre les différences dans deux directions perpendiculaires, ce qui supprime les effets isotropes.)

Peut-être que ce que mesurent les lasers est la distance terrestre, et ce n'est pas autant affecté par l'onde que les masses, de par une rigidité plus grande.

En RG on a souvent à opposer les distances locales imposées par d'autres forces (l'électromagnétisme principalement) et des notions de distances intégrant la métrique. C'est le cas de "l'expansion", et je me permets un rapprochement entre l'idée d'expansion de l'Univers opposant les distances locales invariantes et les grandes distances en expansion. Ici on aurait un phénomène cyclique d'expansions et contractions qu'on arrive à détecter sur les masses plus ou moins libres, par rapport à une distance locale invariante.

Quant à la longueur d'onde du laser, elle n'est pas intrinsèque, elle est relative aux émetteurs et récepteurs, et ceux-ci sont solidaires de la Terre.

[invite6dffde4c]

Je repose encore une fois ma question autrement.

Est-ce qu'un détecteur comme celui de Ligo pourrait détecter les variations de gravitation terrestres s'il était en orbite autour de la terre?

Bonjour.
Vous avez une courte et claire explication dans Wikipedia
L’onde gravitationnelle est transversale et polarisée. En dehors de directions d’arrivée particulières, les deux bras de l’interféromètre ne voient pas la même amplitude de l’onde.
Au revoir.

[Amanuensis]

L'explication du wikipédia est à la fois claire et superficielle. Cela peut satisfaire la majorité des gens.

[invitec9c0a685]

Bonjour.
Vous avez une courte et claire explication dans Wikipedia
L’onde gravitationnelle est transversale et polarisée. En dehors de directions d’arrivée particulières, les deux bras de l’interféromètre ne voient pas la même amplitude de l’onde.
Au revoir.

Non, il n'y a pas de courte et claire explication en français! Désolé de vous contredire

[invitea3005ff8]

Merci pour le lien LPFR, mais je l'avais déjà consulté, et merci pour ta réflexion Amanuensis.

Si j'ai posé la question, c'est que je n'avais pas trouvé de réponse sur le web. Les sites que j'ai consulté ne parlent pas du comportement de la lumière, seulement des bras. Mais si l'onde fait osciller la longueur des bras pour un moment, il me semble qu'elle devrait courber la lumière au même moment, et que si elle la courbait exactement dans la même proportion, cela annulerait la variation des bras.