Astronomie

Pourquoi les choses flottent-elles dans l'espace, alors que la gravité de notre étoile est toujours présente ?

Pourquoi les choses flottent-elles dans l'espace, alors que la gravité de notre étoile est toujours présente ?

Dans le système solaire, les choses flottent. Nous sommes tellement certains que la gravité de notre soleil existe. Pourtant, pourquoi cette gravité n'influence-t-elle pas les satellites et autres objets là-bas ?

Notre système solaire est également en orbite autour du centre de notre galaxie et de la gravité de notre trou noir, mais de nombreux objets flottent encore autour. Je me demande pourquoi.


Il n'est pas vrai que "les objets flottent" dans le système solaire.

Vous avez peut-être vu une vidéo de la station spatiale et vous pouvez voir des choses flotter. Ce n'est pas parce qu'il n'y a pas de gravité, mais parce que tout dans la station spatiale va à la même vitesse dans la même direction. Cela donne l'impression que les choses flottent. En fait, la station spatiale et tout ce qu'elle contient se déplace à environ 7 km par seconde autour de la Terre.

La Terre et tout ce qui s'y trouve se déplace également à 30 km/s autour du soleil. Les satellites autour de la Terre sont également affectés par la gravité du soleil, mais parce qu'ils sont affectés de la même manière que la Terre, ils se déplacent également à environ 30 km/s autour du soleil. Si deux choses se déplacent à la même vitesse et dans la même direction, elles auront l'air de flotter. En fait, ils « sifflent ».

Le Soleil, la Terre et les satellites tourbillonnent également dans la gravité de la galaxie. Le trou noir n'en est qu'une infime partie ; la majeure partie de la gravité de la galaxie est dans la matière noire que nous ne pouvons pas voir. Mais nous ne ressentons pas cette attraction parce que le Soleil, la Terre, les satellites et vous êtes tous attirés en même temps.


Pour aider avec l'excellente réponse de James K, une représentation visuelle pourrait aider. Regardons une expérience de pensée - le boulet de canon de Newton.

Disons que vous avez un canon, assez haut pour qu'il soit maintenu au-dessus de l'atmosphère terrestre.

Vous le tirez et il tombe sur Terre un peu plus loin ("D" dans le diagramme ci-dessous).

Vous en tirez un autre avec plus de puissance pour qu'il se déplace plus rapidement, de sorte qu'il tombe plus loin sur Terre. ("E" dans le schéma ci-dessous)

Finalement, vous tirez un boulet de canon avec une vitesse si extrême qu'il "tombe" autour de la Terre assez rapidement pour qu'il n'atteigne jamais le sol.

C'est l'orbite. L'orbite n'est pas nécessairement très haute et se déplace lentement. Le plus souvent, l'orbite va latéralement assez vite pour que vous tombiez sans perdre de hauteur.

Alors, pourquoi dans des endroits comme l'ISS, on dirait que les choses flottent ? Revenons rapidement au boulet de canon.

Imaginez les tirs de canon deux boulets de canon en même temps, les deux allant assez vite pour être en orbite. Ces boulets de canon vont à une vitesse fulgurante… mais ils ont été tirés en même temps, à la même vitesse, alors ils restent ensemble. Si vous pouvez imaginer être l'un des boulets de canon, l'autre boulet de canon aurait l'air de flotter à côté de vous pendant que vous volez autour de la Terre. Ceci est dû au fait, l'un par rapport à l'autre, les boulets de canon n'ont presque pas relatif rapidité.

L'ISS, de même, se déplace à environ 7,66 km/s, soit environ 27 600 km/h (environ 17 150 miles par heure pour ceux qui utilisent des mesures impériales). ça va vite. Mais quand vous êtes là-bas, tout va à la même vitesse, parce que vous êtes tous sur l'ISS ensemble.

Donc, si vous lâchez un stylo sur l'ISS, il voyage toujours à la même vitesse que vous - environ 27 600 km/h. Mais car il va à la même vitesse que vous, par rapport à vous, on dirait qu'il flotte.

La Terre ne fait pas que flotter en orbite autour du Soleil, elle est en orbite à (en moyenne) 107 000 km/h (ou 67 000 miles par heure).

Notre système solaire ne fait pas que flotter autour du centre de notre galaxie, il est en orbite à environ 828 000 km/h (ou environ 514 500 miles par heure).

Ce sont toutes des vitesses difficiles à comprendre - nous pouvons tous convenir cependant que cela ne fait pas que flotter. Les choses bougent vite.

Les choses peuvent apparaître être juste "flottant" parce que leur vitesse relative par rapport à l'observateur est faible. Mais j'espère que tout cela explique comment, simplement parce que quelque chose semble flotter lentement, cela ne signifie pas qu'il ne bouge pas toujours rapidement d'un point de vue différent.


Ok, je dois citer XKCD à ce sujet.

Ce n'est pas ainsi que fonctionne l'espace :

C'est:

La gravité en orbite terrestre basse est presque aussi forte que la gravité à la surface. La Station spatiale n'a pas du tout échappé à la gravité terrestre ; il subit environ 90% de l'attraction que nous ressentons à la surface.

Pour éviter de retomber dans l'atmosphère, il faut aller de côté vraiment, vraiment vite.

La raison pour laquelle les choses dans l'espace ont tendance à rester dans l'espace, ou pourquoi les choses « flottent » dans la station spatiale internationale, c'est parce qu'elles vont si vite que la gravité ne fait rien de plus que de maintenir ces objets en mouvement autour de la planète : la trajectoire parabolique qui tous les objets qui tombent sont si larges qu'ils manquent l'horizon et reviennent à nouveau. Aka, orbite. Comme la station spatiale et tout son contenu se déplacent à la même vitesse, et sont constamment en chute libre, les choses semblent flotter : il n'y a aucun objet au repos pour que les choses tombent envers; tout tombe et tout tombe à la même vitesse, tout le temps.

Si l'ISS avait un bras assez long1 et quelqu'un a placé quelque chose de parfaitement immobile au centre de l'espace à l'extrémité, cet objet ne resterait pas là. Ce serait si légèrement en dehors de la trajectoire orbitale que la station la rattraperait ou s'en éloignerait. Mais ce serait très, très lent. Et cela se produirait parce que l'ISS dans son ensemble et "l'objet flottant" seraient sur des orbites légèrement différentes et se croisant.

Pourtant, pourquoi cette gravité n'influence-t-elle pas les satellites et autres objets là-bas.

Cela fait. Ce n'est juste pas très fort. La gravité diminue selon une relation carrée inverse avec la distance, tout comme la lumière. Sauf que la gravité est façon façon une force plus faible que l'électromagnétisme (" non ce n'est pas le cas, je peux sentir la Terre en ce moment ! " Oui, et la Terre est plusieurs milliards de milliards de fois plus lourde que vous, que diriez-vous d'une table ? Pouvez-vous sentir la gravité de la table ?). L'accélération gravitationnelle vers le soleil est de l'ordre d'environ 0,005 m/s2 (et c'est toujours 50 millions de fois plus que l'attraction gravitationnelle de toutes les araignées partout).

  1. Techniquement, c'est déjà vrai, juste que l'effet est si subtil que je ne suis pas sûr que vous le verriez en moins de "jours". Dans les deux cas, mon google fu n'est pas assez puissant pour trouver des vidéos d'une telle expérience.

La vraie réponse est que, localement (à proprement parler, dans une région infinitésimale), la gravité n'est pas une chose. Quel que soit votre mouvement par rapport à la terre ou au soleil (même sans aller "rapidement sur le côté" comme indiqué précédemment), vous ne ressentirez aucune gravité dans une expérience locale. Même lorsque des forces entrent en compte (comme le frottement de l'air ou la réaction du sol), vous ne pouvez pas dire sans regarder par la fenêtre si vous êtes soumis à la gravité ou à l'inertie provenant, par exemple, des propulseurs de votre fusée.

C'est le principe d'équivalence, celui responsable du miracle que les astronautes dans l'ISS et l'ISS tombent à la même vitesse, laissant les astronautes en apesanteur, dans la théorie de Newton, grâce à la force douteuse = masse x accélération et force gravitationnelle = masse x champ de gravité , d'où ma = mg, donc a = g pour toute masse.

Newton lui-même savait que la stricte égalité entre les masses inertielles et gravitationnelles pour tout corps, quelle que soit sa masse, sa composition ou quoi que ce soit, ne pouvait pas provenir de quelque chose d'aléatoire. Cela a jeté les bases de la relativité générale.


Pourquoi les choses flottent-elles dans l'espace, alors que la gravité de notre étoile est toujours présente ? - Astronomie

Notre classe de troisième année a étudié la gravité et le mouvement des objets. Nous avions une question : si la Terre n'avait plus de gravité, les bâtiments et autres structures attachées à la Terre s'envoleraient-ils ?

Nous aimerions commencer notre réponse en disant que nous sommes sûrs que vous vous rendez compte que cela ne pourrait jamais arriver. La Terre a une masse, comme tout autre objet solide (y compris vous). C'est la masse de la Terre qui fait qu'elle a de la gravité, et donc pour ne pas avoir de gravité, la Terre devrait ne pas avoir de masse. Mais si la Terre n'avait pas de masse, elle ne serait plus là !

Cela dit, imaginons maintenant que nous pourrions comme par magie désactiver la gravité tout en laissant la Terre derrière nous. Ce qui arriverait aux choses sur Terre dépend de la façon dont elles sont attachées. Comme vous le savez, la Terre tourne à une vitesse assez élevée (vous vous déplacez à plus de mille milles à l'heure à l'équateur en raison de la rotation de la Terre seule). Maintenant, si vous faites tourner quelque chose autour de votre tête sur une ficelle, il tourne en rond jusqu'à ce que vous lâchez la ficelle. Puis il s'envole en ligne droite. Si le cercle est très grand, alors au début la ligne droite est presque la même que le cercle -- cependant, après un court laps de temps, les deux chemins seront très différents, puisque le cercle se courbe mais pas la ligne droite .

« Éteindre » la gravité est analogue à lâcher la corde. Des choses qui ne seraient pas attachées à la Terre d'une autre manière s'envoleraient dans l'espace en ligne droite qui les éloignerait de la surface de la Terre. Dans les bâtiments, les gens commençaient à flotter doucement vers le haut jusqu'à ce qu'ils se heurtent au plafond. À l'extérieur, cependant (ou dans des bâtiments avec des plafonds GÉANTS), les choses commenceraient à s'éloigner doucement de la Terre, mais finiraient par aller beaucoup plus vite, car leurs lignes droites les éloignaient de plus en plus du chemin circulaire emprunté par la Terre en rotation. L'atmosphère terrestre elle-même flotterait également dans l'espace, pour la même raison ! Certaines choses (comme les arbres et la plupart des bâtiments) sont enracinées dans la Terre. Ils ne s'envoleraient pas parce qu'ils sont maintenus au sol. En fait, la force dont vous auriez besoin pour vous accrocher et vous empêcher de vous éloigner de la Terre est très faible, seulement environ 0,3% aussi forte que la force de gravité (et encore plus faible loin de l'équateur). Cependant, les choses qui s'accrochent à la Terre finiraient par avoir aussi des problèmes - la Terre elle-même se briserait très probablement en morceaux et flotterait dans l'espace, puisqu'elle n'est maintenue ensemble que par gravité également !

Quoi qu'il en soit, nous espérons que vous avez apprécié la réponse. Comme nous l'avons dit au début, cependant, vous devez vous rappeler que cela ne pourrait jamais arriver !

Cette page a été mise à jour le 27 juin 2015.

A propos de l'auteur

Maîtres Karen

Karen a été étudiante diplômée à Cornell de 2000 à 2005. Elle a ensuite travaillé comme chercheuse dans le cadre d'enquêtes sur les décalages vers le rouge des galaxies à l'Université Harvard et fait maintenant partie de la faculté de l'Université de Portsmouth dans son pays d'origine, le Royaume-Uni. Dernièrement, ses recherches se sont concentrées sur l'utilisation de la morphologie des galaxies pour donner des indices sur leur formation et leur évolution. Elle est la scientifique de projet pour le projet Galaxy Zoo.


Projets scientifiques pour débutants : pourquoi certains objets tombent-ils plus vite que d'autres ?

La gravité est un acteur majeur dans l'étude des sciences physiques. C'est, bien sûr, la force de gravité qui fait tomber les objets. Un objet exerce toujours une force d'attraction sur un autre objet. Cette force d'attraction est une attraction, comme l'attraction de la gravité.

Plus un objet est grand, plus la force de son attraction est grande. Considérez le fait que le soleil, qui est beaucoup, beaucoup plus grand que la terre, peut, même à 90 millions de kilomètres de distance, maintenir la terre et les huit autres planètes en orbite.

Surprise scientifique

Les astronautes qui ont marché sur la lune se sentent légers et en apesanteur car il y a très peu de gravité qui les retient. D'un autre côté, s'ils allaient à Jupiter, qui a beaucoup plus de gravité que la terre, ils ne pourraient même pas soulever un pied du sol.

La lune, par contre, est beaucoup plus petite que la terre et n'a qu'environ un sixième de la gravité de la terre.

C'est le scientifique italien Galileo Galilei qui a formulé les lois du mouvement accéléré et des objets en chute libre. Il a découvert que lorsqu'un objet tombe et tombe au sol, sa vitesse de chute est de 9,8 mètres par seconde au carré.

Vous vous demandez peut-être pourquoi les plumes flottent doucement dans la brise au lieu de tomber rapidement au sol, comme le fait une brique.

Eh bien, c'est parce que l'air offre une bien plus grande résistance au mouvement de chute de la plume qu'à la brique. L'air est en fait une force de friction ascendante, agissant contre la gravité et ralentissant la vitesse à laquelle la plume tombe.

La brique, quant à elle, peut fendre l'air comme si elle n'existait pas. Galilée a découvert que les objets qui sont plus denses, ou qui ont plus de masse, tombent à un rythme plus rapide que les objets moins denses, en raison de cette résistance de l'air.

Si une plume et une brique tombaient ensemble dans le vide, c'est-à-dire une zone d'où tout l'air a été retiré, elles tomberaient à la même vitesse et toucheraient le sol en même temps.

Comprendre ces faits de base vous aidera à être en mesure de répondre à la question de savoir pourquoi certains objets tombent plus vite que d'autres.

Vous pouvez tester la vitesse à laquelle divers objets tombent, en notant à la fois la masse de chaque objet et le temps qu'il faut pour qu'il tombe. Assurez-vous de laisser tomber tous les objets de la même hauteur et veillez à n'utiliser que des objets qui ne peuvent pas se casser. Enregistrez toutes vos informations dans un journal et tracez vos résultats.

Faites trois essais pour chaque objet afin de pouvoir calculer un temps moyen.

Extrait de The Complete Idiot's Guide to Science Fair Projects 2003 par Nancy K. O'Leary et Susan Shelly. Tous droits réservés, y compris le droit de reproduction en tout ou en partie sous quelque forme que ce soit. Utilisé en accord avec Livres Alpha, membre de Penguin Group (USA) Inc.


Pourquoi les choses flottent-elles dans l'espace, alors que la gravité de notre étoile est toujours présente ? - Astronomie

Bonjour, Comment connais-tu le poids d'une planète très lointaine ? Comment savent-ils que cette nouvelle planète flotterait sur l'eau. Est-ce de la science ou simplement de la supposition ?

Peser les planètes est une affaire délicate. Nous ne pouvons même pas voir la grande majorité des planètes extrasolaires ! Pour la plupart d'entre eux, tout ce que nous pouvons faire est de regarder comment leur gravité fait vaciller leur étoile. Mais les astronomes peuvent déchiffrer cette information et l'utiliser pour estimer l'orbite. Le problème est que nous ne pouvons pas dire si l'orbite de la planète est de face ou de bord dans le ciel, il y a donc toujours une certaine incertitude.

De temps en temps, cependant, nous avons de la chance et découvrons une planète qui passe devant son étoile, elle bloque donc un peu la lumière. C'est ce qu'on appelle un "transit", et nous en dit beaucoup plus sur la planète. D'une part, nous connaissons exactement son orbite, puisque nous savons que nous la voyons exactement de côté (sinon nous ne verrions pas la planète passer devant l'étoile). Si nous connaissons exactement l'orbite, nous pouvons déterminer quelle est la masse de la planète par rapport à l'étoile. Nous pouvons obtenir une bonne estimation de la masse de l'étoile en fonction de sa luminosité et de sa couleur, ce qui nous permet également de déterminer la masse de la planète.

Mais l'affirmation selon laquelle une planète est "assez légère pour flotter sur l'eau" implique que nous connaissons la densité de la planète, pas seulement sa masse. Pour déterminer la densité, nous devons connaître la taille et la masse. Heureusement, lorsqu'une planète transite, nous pouvons observer combien de temps il faut à la lumière de l'étoile pour diminuer et déterminer la taille de la planète.

Donc, ce n'est pas deviner quand vous entendez les astronomes dire qu'il existe une planète là-bas qui est la plus grande planète jamais découverte, mais qui ne pèse que la moitié de Jupiter. La supposition intervient lorsque nous commençons à essayer de comprendre pourquoi cette planète est si énorme. Cela fait encore débat.

Dernière mise à jour de cette page le 27 juin 2015

A propos de l'auteur

Ryan Anderson

Ryan est chercheur à l'USGS à Flagstaff, AZ et membre de l'équipe Curiosity ChemCam. Il aime aussi expliquer tous les aspects de l'astronomie. Découvrez son blog !


L'Institut de recherche sur la création

La gravité nous maintient fermement sur le sol et maintient également la terre autour du soleil. Il attire la pluie du ciel et provoque les marées. Cette mystérieuse force de gravité continue d'intriguer les scientifiques alors même qu'elle donne de la stabilité à l'univers. Comment la gravité est-elle capable d'agir à travers l'espace vide, et pourquoi existe-t-elle en premier lieu ? La science n'a jamais vraiment réussi à expliquer de telles lois "naturelles". Après tout, ces règles universelles ne peuvent pas surgir lentement par mutation ou sélection naturelle, elles existent depuis le tout début. La gravité, ainsi que toutes les autres lois physiques complexes et constantes, est en fait un témoignage absolu de la création.

Galilée (1564-1642) a d'abord exploré le mouvement des objets en chute. Isaac Newton (1642-1727) a décrit plus tard la loi de la gravité : Tous les objets de l'univers s'attirent. Cette force d'attraction est proportionnelle aux masses des objets et décroît comme le carré de la distance qui les sépare. La figure 1 illustre la force de gravité. Le tableau 1 donne quelques valeurs représentatives. Henry Cavendish (1731-1810) a finalement mesuré la constante de gravitation qui a permis de calculer précisément la force de gravité. Les commentaires de ces pionniers de la science montrent leur respect pour l'origine de la gravité :

Galilée : De la Parole divine, l'Ecriture Sainte et la Nature sont toutes deux parties de la même manière.[1]

Newton : Ce plus beau système [gravitationnel] du soleil, des planètes et des comètes ne pouvait provenir que du conseil et de la domination d'un être intelligent et puissant.[2]

Newton : Quand j'ai écrit mon traité [principes] à propos de notre [système solaire], j'avais un œil sur les principes qui pourraient fonctionner avec la considération des hommes pour la croyance en une divinité et rien ne peut me réjouir plus que de le trouver utile à cette fin.[3]

Les vues d'origine de Cavendish ne sont pas connues car il a laissé très peu de matériel écrit. On cherchera en vain ces citations de création, ou quelque chose de similaire, dans la plupart des livres scientifiques. Les textes ne donnent généralement que la moitié de l'histoire qu'ils acceptent la gravité sans aucune discussion sur son origine et ses implications.

Les propriétés de la gravité illustrent à quel point cette force essentielle est unique. Considérez six points, choisis parmi beaucoup d'autres.

  1. La gravité ne change pas avec le temps. De nombreux chercheurs ont cherché une variation possible de la force de gravité, sans succès. Certains pensent qu'une gravité plus forte dans un passé lointain aurait peut-être contribué à déclencher la formation d'étoiles ou le Big Bang lui-même. Même avec une longue échelle de temps, cependant, la gravité semble être parfaitement constante.[4] La gravité ne résout donc pas les problèmes de la cosmologie du Big Bang.
  2. Mis à part la résistance de l'air, les objets petits et grands tombent exactement en même temps. Déposez deux objets compacts et vous devriez les voir et les entendre toucher le sol simultanément.
  3. La gravité est toujours attractive, tandis que d'autres forces telles que le magnétisme peuvent soit se repousser soit attirer. Cette propriété bénéfique fait de la gravité la "colle d'Elmer" universelle qui lie l'univers ensemble. Même les galaxies lointaines, qui semblent avoir été créées avec un mouvement d'expansion vers l'extérieur, ralentissent progressivement en raison de l'attraction gravitationnelle vers l'intérieur de toutes les autres galaxies de l'univers.
  4. La gravité ne peut pas être évaporée ou protégée de quelque façon que ce soit. Les objets intermédiaires n'ont aucun effet sur la force de gravité d'origine entre deux masses séparées. Cela signifie qu'il n'y a pas de chambre anti-gravité disponible dans laquelle les occupants peuvent flotter librement en continu. La sensation d'apesanteur et d'absence de gravité que vous avez peut-être ressentie dans un parc d'attractions résulte d'un mouvement de chute temporaire. Les astronautes en orbite n'apparaissent en apesanteur que parce que leur chute vers la terre est équilibrée par la force centrifuge dirigée vers l'extérieur.
  5. L'attraction gravitationnelle ne dépend pas de la composition des objets, seulement de leur masse ou de leur poids. Plusieurs blocs composés de verre, de plomb, de glace ou de polystyrène, s'ils ont tous la même masse, s'attireront à l'identique.
  6. La force de gravité diminue avec la distance mais est en réalité infinie dans son étendue. La gravité agit instantanément entre la Terre et la Lune, ainsi qu'à travers les millions d'années-lumière d'espace entre les galaxies, selon la théorie classique.

Deux versets bibliques nous aident particulièrement à comprendre la nature de la gravité. Premièrement, Colossiens 1:17 explique que Christ est avant toutes choses, et par lui toutes choses consistent. Le verbe grec pour "consiste" (soleil) signifie cohérent, préserver ou tenir ensemble. L'utilisation grecque extra-biblique de ce mot représente un récipient contenant de l'eau en lui-même. Le mot est utilisé dans Colossiens au parfait, qui décrit un état présent continu résultant d'une action passée. Ce temps parfait implique également la permanence de l'acte de maintenir l'univers ensemble. Un mécanisme utilisé est évidemment la gravité, établie par le Créateur et toujours maintenue sans faille aujourd'hui. Considérez l'alternative : si le Seigneur tournait le dos à l'univers pendant un instant, il en résulterait un chaos instantané. Sans gravité, la terre, la lune et les étoiles se désintégreraient immédiatement.

Une deuxième référence, Hébreux 1:3, déclare que Christ soutient toutes choses par la parole de sa puissance. Soutenir (Grec, fero) décrit à nouveau le maintien ou le maintien de toutes choses, y compris la gravité. Le mot soutenir signifie bien plus que simplement supporter un poids. Cela inclut le contrôle de tous les mouvements et changements en cours dans l'univers.[5] Cette tâche infinie est gérée par la Parole toute-puissante du Christ, par laquelle l'univers lui-même a d'abord été appelé à l'existence (Hébreux 11:3).

Nous ne connaissons que quatre forces fondamentales dans la nature. Premièrement, il y a la force électromagnétique qui actionne les moteurs électriques, la radio, la télévision et les accélérateurs de particules. Deuxièmement et troisièmement, les forces nucléaires fortes et faibles apparaissent dans les noyaux des atomes. Enfin, il y a la gravité, en réalité 1040 fois plus faible que l'électromagnétisme, et la seule force connue à l'époque de Newton. La gravité domine les autres forces à plus grande échelle des objets spatiaux (figure 2).

TABLEAU 1 Quelques exemples de valeurs de l'attractivité
force de gravité entre les objets.
Objets Force de gravité (livres)
Vous et cet article d'Impact 10 -10
Toi et la lune .001
Deux locomotives .005
Toi et la terre Votre poids
Lune et terre 7x10 19
Terre et Soleil 8x10 21

Les physiciens tentent depuis longtemps de unifier ces quatre forces fondamentales en une seule entité ou théorie. Le succès initial a été démontré par Faraday et Maxwell il y a 150 ans lorsque l'électricité et le magnétisme ont été combinés. Jusqu'à présent, cependant, la gravité s'est avérée un défi particulier pour les experts. La gravité devrait révéler à la fois les propriétés des ondes et des particules (quantiques), pour s'adapter au modèle des autres forces. Les ondes gravitationnelles progressives, suggérées par certains chercheurs, devraient légèrement comprimer ou courbe l'espace-temps, selon Einstein. On pense que les particules hypothétiques appelées gravitons, sans masse ni charge, circulent continuellement entre la terre et la lune, ce qui entraîne la force de gravité observée. Ni les ondes de gravité ni les particules de graviton n'ont encore été observées. On se demande si les scientifiques vont jamais découvrir la méthode réelle par laquelle le Seigneur maintient le système de gravité. Peut-être, à l'instar du processus de création lui-même, de tels détails restent-ils à jamais au-delà de notre enquête.

C'est une bonne question de demander aux sciences naturelles pourquoi des lois fondamentales telles que la gravité existent. Pourquoi l'univers est-il rempli de relations techniques intrigantes, de symétrie et d'unité ? Certains experts s'empressent de répondre que la tâche de la science est seulement de découvrir les comment de la nature, pas le Pourquoi. Mais cette excuse révèle simplement l'incomplétude de la science naturelle seule. La vérité ultime sur l'univers doit également traiter de la provision initiale de Dieu et de son attention continue pour nous. Le Créateur est clairement une partie intime de chaque détail physique, y compris la gravité.


S'il n'y a pas de gravité dans l'espace, pourquoi les "étoiles filantes" tombent-elles ?

La gravité peut être considérée comme un effet secondaire de la matière, car tout objet ayant une masse génère un champ gravitationnel. Si deux objets ou plus sont présents, alors une force gravitationnelle apparaît entre les corps. Cette force est toujours attractive, donc les objets sont toujours attirés ensemble par gravité.

Isaac Newton a été le premier scientifique à quantifier la force gravitationnelle, en 1684. Newton a découvert que la force gravitationnelle entre chaque particule de l'univers est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre elles. Par conséquent : où Fg est la force due à la gravité, G est la constante gravitationnelle de Newton, m1 est la masse d'un objet, m2 est la masse du deuxième objet et r est la distance entre les objets.

En conséquence, bien que la force gravitationnelle diminue rapidement avec la distance, l'amplitude de la force ne se réduit pas à zéro jusqu'à ce que la séparation entre deux corps soit infiniment grande. L'univers est immense cependant, il est loin d'être infini en étendue. Ainsi, aucune particule dans l'univers n'est exempte de forces gravitationnelles. Cela inclut la terre qui tourne autour du soleil, ainsi que les météores (ou étoiles filantes) et les satellites.

Malheureusement, le terme « gravité zéro » a été inventé pour décrire les forces subies par les astronautes en orbite. Mais un astronaute travaillant dans la baie de la navette sur une orbite de 300 kilomètres (186 miles) est toujours soumis à la force gravitationnelle de la terre. Parce que l'amplitude de la force est inversement proportionnelle au carré de la distance séparant l'astronaute du centre de la planète, la force gravitationnelle entre l'astronaute et la terre est d'environ 91 % de la valeur qu'il éprouverait à la surface de la terre. En conséquence, pendant qu'ils sont en orbite, les astronautes font l'expérience de l'apesanteur non pas parce qu'il n'y a pas de gravité dans l'espace, mais parce qu'un corps en orbite est en constante chute libre. L'astronaute tombe simplement autour de la terre au même rythme que la navette. Si la vitesse de la navette spatiale devenait soudainement nulle, elle tomberait vers la terre et se consumerait dans l'atmosphère.

Un météore est un petit morceau de débris (ou météoroïde) qui brûle lorsqu'il pénètre dans l'atmosphère terrestre et est considéré par les observateurs comme une traînée de lumière momentanée. Communément appelés étoiles « filantes » ou « filantes », ces objets varient en taille, de simples grains de poussière à de petits morceaux de roche et de métal avec des masses généralement inférieures à un gramme (poids de 0,04 oz). Un météoroïde pénètre dans l'atmosphère à des vitesses très élevées (entre 10 et 70 kilomètres par seconde, ou 20 000 à 150 000 miles par heure) qui provoquent un échauffement de la surface de l'objet par friction. La surface du météoroïde se vaporise et laisse dans son sillage des atomes à haute température, ainsi que des molécules chauffées. Les atomes et molécules de météores surchauffés brillent alors dans un processus similaire à celui d'une ampoule fluorescente. Ainsi, lorsque vous voyez une étoile filante, un morceau de débris de la taille d'un grain de sable a été converti en chaleur, une traînée visible de lumière et de particules de poussière de la taille d'un atome.


La gravité

Donc, un tas d'entre nous se sont réunis et ont donné à nos cours de physique des quiz en posant cette question. Sur 168 personnes ayant répondu au quiz, 48 ont raté la question. Les réponses sont ci-dessous. Certaines personnes n'ont pas écrit de commentaires. L'orthographe et la grammaire n'ont pas été modifiées, cependant, les commentaires de clarification sont inclus dans les [].

Physique 324 - Physique moderne pour les ingénieurs

"Un corps au repos a tendance à rester au repos, en plus il n'y a pas de gravité"

"La gravité de la lune peut être considérée comme négligeable, et la lune est également un vide, il n'y a aucune force externe sur le stylo. Par conséquent, il flottera là où il se trouve."

"Le stylo flottera parce que l'attraction gravitationnelle de la lune, étant environ 1/6 de celle de la terre, ne suffira pas à faire tomber le stylo ni à rester stationnaire là où il se trouve. L'attraction gravitationnelle d'autres objets influencerait le stylo"

Physique 222 - Physique d'introduction basée sur le calcul du deuxième semestre

"Parce que la lune a une gravitation 1/6 de la gravitation de la terre, la force sera faible vers la lune [donc elle flottera loin]"

Physique 221 - Introduction à la physique basée sur le calcul du premier semestre

"Il tombera sur la terre par la force de gravité et par l'attraction entre la terre et la lune"

"Parce que l'attraction gravitationnelle de la lune est beaucoup plus faible que celle de la terre. Et un objet tel qu'un stylo est si léger qu'il flottera"

"Parce qu'il n'y a pas de forces extérieures si vous lâchez prise [il flottera là où il est]

"Les forces externes présentes sur la lune attireront le stylo. Il n'y a pas de gravité sur la lune comme sur terre, donc le stylo ne tombera pas."

"Comme il n'y a pas de gravité, il flottera et tombera lentement. Il ne tombera pas comme dans le sol rapidement car il n'y a pas de gravité"

"La force de gravité sur la lune est une fraction de la gravité sur la terre, donc la lune ne serait pas capable d'attirer le stylo vers elle-même. Au contraire, elle ne pourrait que suspendre le stylo"

"Il finira par tomber à la surface de la lune à cause du léger champ gravitationnel plus le moment d'inertie autour de la lune. De plus, avec le moment angulaire conservé, il doit tomber. I=MR^2" [Nous étudiions la conservation de élan quand j'ai donné ce quiz]

"Le stylo tombera à la surface de la lune. Au fur et à mesure que nous lâcherons, nous introduirons une certaine énergie initiale dans le stylo le mettant ainsi dans un mouvement descendant vers l'avant. Comme sur la lune il n'y a pas de force de résistance, le stylo tombera très lentement vers la surface"

"Si vous vous tenez sur la lune en tenant un stylo et que vous le lâchez, il flottera là où il se trouve. Il ne tombera pas à la surface de la lune car une force gravitationnelle assez forte pour provoquer cela n'existe pas. De plus, le le stylo n'a pas beaucoup de force externe, il ne sera donc pas susceptible de bouger"

"Le stylo tombera à la surface de la lune car la lune génère un champ gravitationnel en tournant et le stylo doit agir sous cette force".

Physique 111 - Premier semestre Physique non-calcul

"Il flottera là où il se trouve parce qu'il n'y a pas de force de gravité sur la lune. De plus, si vous le lâchez, il n'y a pas d'accélération, il devrait donc simplement flotter là où il se trouve."

"Il n'y a pas de force gravitationnelle sur la lune, le stylo n'a donc pas de poids donc sa masse n'a aucun effet sur 'où il va'. De plus, vous savez, il n'y a pas de vent pour souffler le stylo là-haut ! =)"

Astronomie 150 - Physique pour les majeures en sciences humaines

"[Il flottera là où il se trouve] Parce qu'il n'y a pas de force de gravité vraiment forte sur la Lune. En fait, c'est comme si je n'en avais pas du tout. Si je me souviens bien, ce n'est que de 2,9 m/s (force de gravité) "

"Il flottera parce que la gravité de la lune ne le tirera pas vers la surface, mais il ne restera pas là où il est parce qu'il y a toujours une force agissant sur la masse - (même si la gravité de la lune n'est pas t assez fort)"

"La gravité de la terre la tirera plus que celle de la lune, elle flottera donc vers la terre"

« Il flottera parce que votre corps n'est pas capable de rester complètement immobile. Il flotterait donc dans la direction où votre main tremblait »

"Il n'y a pas beaucoup d'attraction gravitationnelle sur la lune pour la faire tomber à la surface. Le stylo est si petit et léger, il ne serait probablement pas affecté par la gravitation de la lune donc il flotterait au loin."

"Il n'y a pas de gravité dans l'espace, donc si vous le laissez partir, il flottera doucement au loin."

"Il flottera parce que la force gravitationnelle est moindre qu'ici sur Terre où il tomberait. Je pense qu'il flottera à cause de ce que j'ai vu des salles spatiales utilisées par la NASA pour préparer les astronautes au vol."

"Theoretically, it should float away because it has no mass, gravity does not pull the pen towards the surface at a great enough rate to make it fall, however it does have enough force to keep it floating and ultimately it will drift away."

"Because there is no gravity on the moon. Therefore it would float away because there is nothing to hold it there or to pull it to the surface of the moon"

"[It will float away] Because there would be no gravitational force to hold it there or make it fall to the surface of the moon"

"There is no gravitational pull on the moon to cause pen to come back towards surface. The pen would float away probably toward the gravitational pull of the earth."

"[It will float where it is] Because there is no gravitational pull. It will neither fall towards the moon because there is no gravity to pull it there nor is there any other gravitational force that will pull it away from the moon."

"Float where it is and will not move because there is no gravitational pull, it will not float away unless it is pushed."

"The gravity on the moon is such that it won't be pulled to the surface, and since the pen won't make any movement it should float where it is."

"It will float where it is until a force acts upon it. There is no gravity to act upon it."

Astronomy 120 - Physics for brain-dead

"[It will float away because there is] no gravity to hold it and no atmosphere"

"[It will float away] because the gravity on the moon is not as great as it is on the earth"

"Because the earth is a greater mass and the pen will be pulled toward the greater body because of gravity. The moon doesn't have that great of a gravitational pull"

"No gravitatational pull so it won't fall and no force pulling it away so it will float where it is"

"Lack of gravity on moon allows pen to float in space"

"Because there is no gravitational pull on the moon, there is no pull towards the moon or away from."

"The moon doesn't have gravity like the earth which would bring the pen down to the surface instead the moon's atmosphere would cause it to float above the moon's surface."

"Gravity will not pull it down, because there is less of it. It shouldn't float away just because I've never seen it happen. There's a balance between gravity and the opposite force."

"It would float where it is because gravity would not let it fall to the surface (there is no gravity) on the moon. It would not float away because it has no mass." In case you are wondering, the correct answer is (c). The moon has gravity just like the earth, only weaker.


9 Common Misconceptions About Physics

Yoda once said while teaching the young Luke Skywalker that: “You must unlearn what you have learned”. As much as it is a science fiction movie, this also makes sense in the real world, especially when learning physics. Unlike every other science field, physics is different in the sense that we kind of have our own ideas about it even before we learn it in the classroom. We know that everything that goes up must come back down that gravity prevents us from flying and that things can be moved if we push them hard enough. The problem is, some of these ideas are wrong.

1.) Everything that moves, will eventually come to a stop. Rest is the “natural” state of all objects

Of all physics misconceptions, this is the most common. Even the great philosopher Aristotle, included it into his most important contribution to the field, his famous Laws of Motion. But now we know it is wrong because Newton’s First Law of Motion tells us that “everything at rest will stay at rest, and everything in motion will stay in motion, unless acted upon by an external force.”

The first statement seems reasonable enough, but the second part is a little bit murky. The reason this confusion persists boils down to the fact that we are unable to identify the force that stops all motion, which is friction. Friction is a force that acts between two objects that are in contact and are moving relative to each other. When we roll a ball, it stops because of the frictional force acting between it and the floor.

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2.) A continuous force is needed for continuous motion

This misconception is a direct consequence of the first one. While this is true, if you are, for example, pushing a grocery cart in a supermarket, again this is only because there is friction involved. The force you apply to keep an object moving is only to counteract the frictional force. If you were to throw a rock on outer space, it would travel with a constant velocity forever, unless it hits something, of course. This is because space is mostly empty (it has trace elements of gas and dust throughout), and there would not be any frictional force acting on that rock.

3.) An object is hard to push because it is heavy

This is one of the most common misconceptions because it’s something we see and feel everyday. While a heavy object is really hard to push, it is not because of its weight, but because of its inertia or mass. Inertia is an objects resistance to change in motion. It is important to note that inertia is resistance to “change motion” rather than just motion itself. When, I was a kid, I imagined that it would be easy to carry and push massive objects when in outer space, but not surprisingly, my younger self was wrong.,

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With that said… Since these objects still have mass despite being weightless, this mass represents the object’s inertia.

WATCH: The Difference Between Mass and Weight:

4.) Planets revolve around the sun because they are pushed by gravity

We have to remember that gravity — the weakest of the four fundamental forces — is an attractive force. The reason why planets revolve around the Sun can be chalked up to the fact that the planets were already spinning within the protoplanetary disk encircling a young Sun. Gravity merely keeps the planets in orbit around the Sun, but it isn’t necessarily the one thing pushing the planets along their orbital plane.


Airlocks and gravity

Imagine the following scene (or remember MUR-E (2008) or Ensoleillement (2007) if you prefer). An astronaut is floating in space. Far from a planet or star, our hero pries open the airlock of a spacecraft before going inside. The outer door shuts, and the isolated chamber fills with air. Then, as if by magic, the astronaut suddenly falls to the ship’s floor seemingly under the influence of gravity.

Unless the ship has some futuristic gravity-inducing technology – like in the Star Trek (1966–present) and Guerres des étoiles (1977–present) franchises – the implication in these scenes is that because space has neither gravity nor air, the presence of air in the spacecraft means gravity kicks in.

Nan. Ce n'est pas comme ça que ça marche.

Gravity is an interaction between any two objects with mass, and it is so weak that you would never notice the force between any two normal sized objects. However, if one of the interacting masses is huge – and sci-fi movies just love massive asteroids, planets and black holes – then the gravitational force is noticeable. That means that there is indeed gravity in space, depending on where you are in relation to big objects. It’s why the Earth moves around the Sun even though there is no air out there.

So, for our astronaut in deep space, even after the airlock chamber is up to pressure, they should still be floating around.

It’s a bit different if the spaceship is in low orbit around a huge object – like the International Space Station (ISS) circling the Earth. Astronauts on the ISS only appear to be without gravity because of the orbital motion of the space station. The ISS is accelerating as it moves in a circular path around the Earth, but since the humans inside are experiencing the same acceleration as the ISS (due to the gravitational interaction), they “feel” weightless. The same thing can happen on the surface of the Earth – there are many popular amusement-park rides that place you in a free-falling seat. For the short moment that both the ride and the humans have the same free-fall acceleration, the humans will be “weightless”.

There’s an obvious reason why moviemakers use the misconception that the presence of air in a spaceship means gravity – it’s much easier to film. On Earth, creating weightless scenes is hard. One option is to send your star actors (or doubles) onto a plane and get the pilots to perform a parabolic manoeuvre, which is how scenes in the 1995 movie Apollo 13 ont été filmés. Other tactics are to move actors around with complex string systems that get edited out, or to film underwater – both of which were put into effect for La gravité (2013). You could also use computer animations to simulate weightlessness. But given the complexities of each of these methods, it’s easier for movie directors to have the actors move around with gravity instead of bothering with those fancy special-effect tricks. So, when the air gets pumped back into an airlock, this makes an easy transition point for movie-makers to have characters go from “floating around” in space to being in a space ship.

One movie that gets the science right with airlocks is 2001 : L'Odyssée de l'Espace (1968) (see “Douglas Trumbull: a mutual appreciation between scientists and moviemakers”, Nov 2019). The lead character, a scientist called David Bowman, is in a small spacepod and he needs to get back into the large spacecraft Discovery One. Unfortunately, he’s left his spacesuit helmet behind during his travels and the computer (HAL) doesn’t want to let him back in. In a daring move, Bowman opens the spacepod door and shoots himself into an empty airlock – in which he (correctly) bounces around even as you can hear the air hissing back in.

Movies like Interstellar (2014) et Le Martien (2015) go down the artificial-gravity route for their spaceships, but induce it in a scientifically realistic way, rather than using some mysterious futuristic technology off-screen. In these films, the astronauts experience a normal Earth-like gravity due to the rotation of the spaceship. By standing on the inside of a rotating object, the floor will have to push on the humans in order to make them move in a circle. If this force from the rotating floor has the same magnitude as the force the ground on Earth pushes back with, an astronaut would feel the effects of artificial gravity. This isn’t science fiction, but actual science.


Learning English

You are used to having your vegetables coming from agricultural land, but how about space? Listen to the programme to find out how growing plants in space might help develop crops which are more productive and more resistant to climate change here on Earth. Neil and Georgina discuss how plants can grow in environments with little or no natural light and teach you some related vocabulary along the way.

This week's question

What was the first food grown in space? Was it. ?

Listen to the programme to find out the answer.

Vocabulaire

Lumière LED
electronic device that lights up when electricity is passed through it - abbreviation of &lsquolight emitting diode&rsquo

wavelength
the distance between two waves of light which makes things appear to us in the different colours of the rainbow

photon
single unit of light

microgravité
weaker pull of gravity in space, making things float and seem weightless

plasticity
ability of a plant to adapt to and cope with changes in the environment by changing its biological structure

gènes
chemicals and DNA in the cells of plants and animals which control their development and behaviour

Transcription

Note: This is not a word-for-word transcript

Daniel
Salut. This is 6 Minute English from BBC Learning English. I&rsquom Neil.

Georgina
And I&rsquom Georgina.

Daniel
Last November Nasa launched a very unusual home delivery service &ndash a rocket carrying four tonnes of supplies to the ISS - the International Space Station.

Georgina
Among the scientific equipment were twelve bottles of red wine from the famous Bordeaux region of France.

Daniel
The astronauts might have wanted a glass of wine with dinner, but the real purpose of the bottles was to explore the possibility of producing food and drink in space &ndash not for astronauts but for people back on Earth.

Georgina
In today&rsquos programme we&rsquoll be finding out how growing plants in space can develop crops which are more productive and more resistant to climate change here on Earth.

Daniel
And we&rsquoll hear how plants can grow in environments with little or no natural light. But first, today&rsquos quiz question: what was the first food grown in space? Was it:
a) potatoes?
b) lettuce?, or
c) tomatoes?

Georgina
Well, in the film, Le Martien, a stranded astronaut grows potatoes on Mars. I know it&rsquos only a film but I&rsquoll say a) potatoes!

Daniel
D'ACCORD. We&rsquoll find out the answer later. Now, you might be wondering how it&rsquos possible to grow plants without natural light. société britannique Vertical Future has been working on this problem by developing indoor farming methods in partnership with Nasa.

Georgina
Here&rsquos their Head of Research, Jen Bromley, explaining the process to BBC World Service programme, The Food Chain.

Jen Bromley
Basically we use LED lighting and we use Lumières LED that are tuned to a specific wavelength. So, if you image what the rainbow looks like, the reason a plant looks green is because it&rsquos not using all the green light &ndash it actually reflects a lot of that back. So the reason why it looks pink in here is because we&rsquore actually only using red light and blue light to grow the plants, and that essentially tailors the light diet so that the plants look black when you look at them because they&rsquore not reflecting any light &ndash they&rsquore being super-efficient, they&rsquore using up every photon that hits them.

Daniel
The lack of natural light in space means that plants are grown using Lumières LED &ndash LED is an abbreviation of &lsquolight emitting diode&rsquo - an electronic device that lights up when electricity is passed through it.

Georgina
On Earth plants look green because they reflect back any light travelling at a certain wavelength - the distance between two waves of light which make things appear to us in the various colours of the rainbow.

Daniel
But when scientists control the wavelengths being fed, plants are able to absorb every photon &ndash particle of light energy, making them appear black.

Georgina
Each particle of light that hits the leaves is absorbed and through photosynthesis is converted into plant food. Nasa found that different colour combinations, or light recipes, can change a plant's shape, size and even flavour.

Daniel
But the lack of natural light isn&rsquot the biggest obstacle to growing food in space. Here&rsquos Gioia Massa, chief plant scientist at the Kennedy Space Centre in Florida, to explain.

Gioia Massa
Microgravity is really challenging but plants are amazing! They can adapt to so many different environments &ndash we call this plasticity because they can turn on or off their gènes to really adapt to all sorts of conditions and that&rsquos why you see plants growing in different areas on Earth - the same type of plant may look very different because it&rsquos adapting to the environment in that specific location.

Georgina
On Earth, plants use gravity to position themselves &ndash shoots grow up, roots grow down. But this doesn&rsquot apply in space because of microgravity - the weaker pull of gravity making things float and seem weightless.

Daniel
Plants can only survive in these conditions due to their plasticity &ndash the ability of living organisms to adapt and cope with changes in the environment by changing their biological structure.

Georgina
Plants adapt themselves to being in space by manipulating their gènes - chemicals and DNA in the cells of plants and animals which control their development and behaviour.

Daniel
In the low-gravity atmosphere of space, plants become stressed but they adapt genetically.

Georgina
And as a result they&rsquore stronger and more resilient to other, less stressful events when they return home to Earth.

Daniel
Like those bottles of red wine orbiting Earth as we speak. The effects of microgravity on the wine&rsquos organic composition will be studied and could hopefully offer solutions for growing food in Earth&rsquos changing climate.

Georgina
So, Neil, if it wasn&rsquot red grapes, what a été the first food grown in space?

Daniel
Ah yes, in today&rsquos quiz question I asked what the first plant grown in space was.

Georgina
I said, a) potatoes.

Daniel
But in fact it was&hellip b) lettuce - grown over fifteen months on the ISS, then eaten in fifteen minutes in the first ever space salad.

Georgina
Today we&rsquove been discussing the possibilities of growing plants in space using Lumières LED &ndash devices that use electricity to produce light.

Daniel
The energy needed for plants to grow is contained in photons &ndash or light particles, travelling at different longueurs d'onde &ndash distances between light waves which make things look different colours.

Georgina
Plants have evolved over millennia using the strong gravity on Earth. But this changes in space because of microgravité &ndash the weaker gravitational pull making things in space float and seem weightless.

Daniel
Luckily plants use their gènes &ndash the chemicals in DNA responsible for growth - to adapt to new environments by changing their biological structure &ndash a process known as plasticity.

Georgina
All of which makes it possible for astronauts to enjoy a glass of wine and green salad in space.

Daniel
And genetically stronger plants specimens to study back on Earth.

Georgina
That&rsquos all for today but join us again soon at 6 Minute English. Bye for now!


Why does the Moon's gravity cause tides on earth but the Sun's gravity doesn't?

2 5 & 6 More

The Sun's gravity actually Est-ce que cause tides! They're just weaker than the Moon's tides.

The Sun's gravitational force on the Earth is stronger than the Moon's, but its tides are weaker. This is because tides decrease with distance more quickly than net gravity does.

Tidal forces are caused by the difference in gravity between one side of the planet and the other. Gravity drops off with distance, so one side of the planet gets pulled a bit more than the other. This causes the planet to get stretched a little bit, which is the tidal force.

If you're close to an object, gravity is dropping rapidly, which means that the tidal forces are extra strong. They're strong because the net gravity is strong, but they're extra strong because the gravity is dropping fast with distance. This is what makes tides decrease more rapidly with distance than net gravity, because there are, in a sense, two effects to make it stronger when you're close.

So the Moon ends up dominating our tides, even though we orbit the Sun.

The interaction between the gravity of the sun and moon also gives rise to “spring tides” and “neap tides”.

If you go out to a beach and mark the highest extent of the high tide, and you do this everyday for

2 weeks, you’d notice that your high tide mark changes from tide to tide, moving further up the beach or closer to the ocean, then reversing and drifting back to your first marker over the course of 14 days.