Nous faisons l’expérience de la gravité à chaque instant de notre vie sans jamais vraiment y penser. Mais qu’est-ce que c’est, et le comprenons-nous bien?
ici, nous explorons brièvement notre compréhension actuelle de la gravité et étudions si nous pourrions jamais la créer artificiellement dans l’espace.
Comment fonctionne la gravité sur Terre?
« ce qui monte doit descendre », comme le dit le célèbre adage. Mais pourquoi? Que se passe – t-il et qu’est-ce qui cause la gravité?,
bien que nous n’ayons vraiment commencé à comprendre ce que c’est, le phénomène a été réfléchi pendant des millénaires.
Les philosophes grecs, par exemple, pensaient autrefois que les planètes et les étoiles faisaient partie du royaume des dieux. Selon leur estimation, ils étaient soumis à ce qu’ils appelaient le « mouvement naturel ».
bien qu’ils n’aient pas développé le concept bien au-delà, leur explication resterait prédominante dans la pensée occidentale jusqu’aux travaux de Galilée et Brahe au 16ème siècle.,
leur travail contribuerait à déclencher une révolution dans notre compréhension de la gravité, et influencerait profondément le travail d’Isaac Newton.
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La gravité, comme Newton l’a postulé, est la force qui maintient la Terre en orbite autour du Soleil. Comme vous vous en souvenez peut-être de vos journées à l’école, la gravité tend à être définie comme:
« la force par laquelle une planète ou un autre corps attire des objets vers son centre. La force de gravité maintient toutes les planètes en orbite autour du soleil. » – NASA.,
en d’autres termes, tout ce qui a une masse exerce une force sur toute autre chose avec une masse et a une force exercée sur elle. Plus la masse des objets et plus la distance entre eux, plus l’attraction de la gravité de forces qu’ils exercent les uns sur les autres.
Chaque fois que vous sautez en l’air, cogner accidentellement quelque chose sur une table ou lancer une balle dans le parc pour votre chien à attraper, vous savez intuitivement les conséquences de vos actions., Ils reviennent tous, finalement, au sol.
Einstein fournirait plus tard une explication très différente de celle de Newton pour la gravité. Selon ses théories, la gravité est le résultat de la courbure dans l’espace-temps. La masse d’un objet fait que l’espace autour de lui se plie et se courbe essentiellement. Cela déforme le chemin que les objets (et la lumière) doivent parcourir, créant l’effet que nous appelons gravité.
en effet, tout objet « pris » dans la gravité d’un autre corps céleste est affecté parce que l’espace dans lequel il se déplace est courbé vers cet objet.,
Einstein a également introduit le concept du « principe d’équivalence. »Cela indique que les forces gravitationnelles et inertielles sont de nature similaire et souvent indiscernables.
pour illustrer cela, imaginez que vous étiez dans une fusée sans fenêtres, incapable de voir l’univers extérieur de votre environnement. Dans ce cas, il serait impossible de dire si la force descendante que vous ressentez en tant que gravité est une force réelle ou la conséquence de l’accélération de la fusée dans une direction particulière.
comprendre la gravité
comprenons-nous complètement la gravité?, Mettez tout simplement, oui, et aussi sans. Bien qu’il s’agisse de l’un des phénomènes naturels les plus étudiés dans l’univers, nous ne le comprenons toujours pas vraiment.
Comme nous l’avons vu, Isaac Newton et Einstein ont fait des progrès significatifs dans la compréhension de la gravité, mais nous ne sommes toujours pas tout à fait sûrs de ce que c’est, ou si c’est réellement une chose du tout.
selon Einstein, la gravité est plus une conséquence de la flexion de l’espace-temps qu’une véritable force à part entière.
Ce que nous savons, c’est que les organes de masse sont attirées l’une par l’autre., Cette « force » dépend de la distance et s’affaiblit plus les corps sont éloignés.
c’est aussi un phénomène mesurable et c’est l’une des forces les plus faibles de la nature. Pensez à votre aimant de réfrigérateur moyen, par exemple. Ceux-ci sont facilement capables de défier l’attraction de la gravité de quelque chose d’aussi massif que la Terre. Vous pouvez également échapper aux effets de la gravité, bien que temporairement, simplement en sautant.
Mais cette relation semble se décomposent complètement au niveau quantique. Cela ne semble tout simplement pas correspondre, et nous ne savons pas pourquoi.,
sur la grande échelle, nos théories actuelles de la gravité sont assez utiles pour aider à prédire le comportement des grands objets, mais à l’échelle minuscule de l’adolescence, les théories actuelles de la gravité ne fonctionnent pas.
C’est l’un des plus grands problèmes dans la physique d’aujourd’hui. De nombreux physiciens espèrent créer un jour une théorie unifiée de la physique macro et quantique qui aidera à expliquer ce qui se passe.
comment la gravité nous aide-t-elle?,
La gravité est l’une des forces les plus fondamentales de l’univers. Les Arguments sur la façon dont cela fonctionne de côté, quelle que soit la gravité, c’est un élément très important pour la vie sur notre planète.
la gravité est la raison pour laquelle les objets sur Terre ont du poids et ne flottent pas simplement dans l’espace. Si vous viviez sur une planète avec moins de masse, vous pèseriez moins et seriez capable de sauter beaucoup plus haut.
la gravité maintient également la terre dans la soi-disant « zone des boucles d’or » – la distance de notre Soleil où l’eau peut exister sous forme liquide. Cela se trouve être vital pour la vie.,
La Gravité aide également à maintenir l’atmosphère terrestre en place, fournissant de l’air pour que nous puissions respirer. Mars, par exemple, est moins de la moitié de la taille de la Terre et environ un dixième de la masse de la Terre. Moins de masse signifie moins d’attraction gravitationnelle, et en fait, L’atmosphère de Mars n’est qu’environ 1/100e plus dense que celle de la Terre.
la gravité joue également un rôle dans le maintien de notre planète ensemble. La gravité est aussi ce qui maintient la Lune en orbite autour de la Terre. L’attraction gravitationnelle de la Lune tire les mers vers elle, provoquant les marées océaniques.,
Mais, fait intéressant, la force de gravité n’est pas égale dans tous les endroits sur la Terre. Il est légèrement plus fort sur les endroits avec beaucoup plus de masse souterraine que sur les endroits avec moins de masse.
nous le savons grâce à deux engins spatiaux de la NASA et à leur mission Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE).
selon la NASA, la mission GRACE « détecte de minuscules changements de gravité au fil du temps. Ces changements ont révélé des détails importants sur notre planète., Par exemple, GRACE surveille les changements du niveau de la mer et peut détecter les changements dans la croûte terrestre provoqués par les tremblements de terre. »
la gravité peut-elle être créée?
Comme nous l’avons déjà vu, Einstein a proposé que la gravité est en fait une conséquence de la distorsion de l’espace-temps causée par différents corps. Pour cette raison, il devrait être possible de développer la gravité artificielle, au moins dans le vide de l’espace.
Ce qui est nécessaire est de fournir un moyen d’accélération dans une direction qui devrait, selon Einstein, de produire un effet similaire à la gravité., Cela peut être fait par accélération linéaire, comme une fusée, ou par moment angulaire, c’est-à-dire effet centripète ou accélération.
C’est un thème commun dans beaucoup de science-fiction, les livres et les films. Pensez au vaisseau spatial en rotation en 2001: une odyssée de l’espace, par exemple.
tant que le navire est assez grand, il devrait être capable de produire une force sur ses occupants qui serait presque indiscernable de la gravité sur Terre., Ce ne serait pas exactement la même chose, cependant, parce que de grandes forces de Coriolis seraient également présentes, et les choses tomberaient dans des courbes au lieu de lignes droites.
cela a également quelques problèmes inhérents. Plus quelque chose accélère rapidement, plus l’attraction gravitationnelle, ou forces g, est grande sur les occupants.
Ce n’est pas un problème stationnaire, de l’artisanat, comme une station spatiale, mais pour les navires qui doivent parcourir de longues distances à une forte accélération, il pourrait s’avérer catastrophique pour l’équipage.,
Si l’engin ne devait se déplacer qu’à une petite fraction de la vitesse de la lumière, l’équipage subirait probablement quelque chose de plus de 4 000 gs. Autrement dit, selon un article de Forbes, plus de 100 fois l’accélération nécessaire pour empêcher le flux sanguin dans votre corps – – probablement pas idéal.
on a émis l’hypothèse que cela peut être contourné en utilisant des électroaimants et des « planchers » conducteurs dans les navires, mais vous auriez toujours le problème d’une force « descendante ». Il n’y a probablement aucun moyen de « protéger » l’équipage des effets de la gravité à des vitesses élevées dans l’espace.,
la seule façon de traiter cela à l’avenir peut être de développer une forme de champ négatif, ou anti-gravitationnel. Cependant, comme toute matière, nous avons au moins une masse positive, nous aurions donc besoin d’un moyen de créer une masse gravitationnelle négative.
C’est exactement ce qui est travaillé à l’ALPHA expérience au CERN. Les chercheurs travaillent avec des atomes d’antihydrogène piégés, la contrepartie de l’antimatière de l’hydrogène.,
Par des comparaisons précises de l’hydrogène et de l’antihydrogène, l’expérience espère étudier les symétries fondamentales entre la matière et l’antimatière. En fin de compte, cela pourrait conduire à la mesure de l’accélération gravitationnelle de l’antimatière.
s’il est constaté que l’antimatière accélère, en présence du champ gravitationnel à la surface de la Terre, à une valeur négative (par exemple une valeur autre que +9,8 m/s2), cela permettrait théoriquement la construction d’un conducteur gravitationnel pour nous protéger de la force gravitationnelle.,
selon Forbes: « s’il devient assez sensible, nous pourrions alors mesurer de quelle façon il tombe dans un champ gravitationnel. S’il tombe, comme la matière normale, il a une masse gravitationnelle positive et nous ne pouvons pas l’utiliser pour construire un conducteur gravitationnel. Mais s’il tombe dans un champ gravitationnel, cela change tout. Avec un seul résultat expérimental, la gravité artificielle deviendrait soudainement une possibilité physique. »
En cas de succès, cela pourrait également ouvrir la porte à un condensateur gravitationnel pour créer un champ de gravité artificiel uniforme., Il pourrait même, en théorie, permettre la création d’un « warp drive » – une façon de déformer l’espace-temps.
cependant, jusqu’à ce que nous puissions découvrir une particule ou un ensemble de particules, qui ont une masse gravitationnelle négative, la gravité artificielle ne sera possible que par des moyens mécaniques, comme l’accélération, etc.
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