Relativité et décallage spectral

[paparaski]

modération: je rajoute "Bonjour"

 

Hypothèse:

Suite à une expérience mentale, il semblerait que le ralentissement du temps en orbite ne soit qu'une illusion.

 

Expérience:

Nous déterminons une horloge témoin, qui va rester sur terre, et qui va être ajustée pour correspondre au temps orbital prévu par la relativité. Cette horloge doit être accélérée pour être synchronisée avec l'horloge orbitale qui n'aura pas été modifiée, pour les besoins de l'expérience.

 

H terrestre = (n) battements

H témoin = H terrestre - (x)battements = (n-x) battements

 

Puis nous mettons en orbite une horloge qui n'a pas été modifiée: avant de quitter le sol elle était donc désynchronisée avec l'horloge témoin et synchronisée avec toutes les horloges terrestres.

 

H satellite = H terrestre = (n) battements

H orbitale (relativité) = H satellite - (x) batt = (n-x) batt = H témoin

 

Lorsqu'elle sera en orbite cette horloge sera synchronisée avec l'horloge témoin sur terre à cause de la relativité, mais quand elle sera de retour elle sera de nouveau désynchronisée avec l'horloge témoin et toujours synchronisée avec les horloges terrestres. Mais comme elle est allée dans l'espace elle aurait dû ralentir (selon la relativité), elle ne devrait donc plus être synchronisée avec les horloges terrestres, alors qu'elle l'est toujours.

 

Interprétation:

Les ondes radios des satellites subissent un décallage spectral qui décalle les fréquences observées, et le battement des horloges en est une. Ce décallage spectral nous force à ajuster, soit les horloges des satellites, soit les horloges terrestres, si on a besoin qu'elles soient synchronisées. Mais à quoi pourrait-il être dû???

 

Quelqu'un a une réponse?

[Jeff Hawke]

Comprends pas. Réexplique.

['Bruno]

Lorsqu'elle sera en orbite cette horloge sera synchronisée avec l'horloge témoin sur terre à cause de la relativité, mais quand elle sera de retour elle sera de nouveau désynchronisée avec l'horloge témoin et toujours synchronisée avec les horloges terrestres. Mais comme elle est allée dans l'espace elle aurait dû ralentir (selon la relativité), elle ne devrait donc plus être synchronisée avec les horloges terrestres, alors qu'elle l'est toujours.

Quand l'horloge de l'espace revient sur Terre, elle donne la même heure que l'horloge témoin et, donc, avance (ou retarde ? - mettons qu'elle avance) sur notre temps terrestre. Ensuite, le temps passe, et l'ex-horloge de l'esapce étant stockée à présent sur Terre, elle tourne à la même vitesse que nos horloges terrestres, donc elle avance (ou retarde ?) toujours de la même valeur. Je ne vois pas ce qui te fait dire qu'elle est « toujours synchronisée ». Tu ne crois quand même pas qu'en revenant sur Terre, elle s'est automatiquement remise à l'heure ?

 

Sinon, pareil, je ne comprends pas ta question. Tu demandes à quoi est dû le retard des horloges en orbite ?

[paparaski]

Comprends pas. Réexplique.

 

Tourne tes yeux vers le haut et relis!

[paparaski]

Quand l'horloge de l'espace revient sur Terre' date=' elle donne la même heure que l'horloge témoin et, donc, avance (ou retarde ? - mettons qu'elle avance) sur notre temps terrestre. Ensuite, le temps passe, et l'ex-horloge de l'esapce étant stockée à présent sur Terre, elle tourne à la même vitesse que nos horloges terrestres, donc elle avance (ou retarde ?) toujours de la même valeur. Je ne vois pas ce qui te fait dire qu'elle est « toujours synchronisée ». Tu ne crois quand même pas qu'en revenant sur Terre, elle s'est automatiquement remise à l'heure ?

 

Sinon, pareil, je ne comprends pas ta question. Tu demandes à quoi est dû le retard des horloges en orbite ?[/quote']

 

Tu dois relire la description de l'expérience, elle est très simple, il faut que tu essaye de comprendre pour ensuite poser une question précise sur ce que tu ne comprend pas. Merci de te prêter à l'expérience!

[paparaski]

Bonsoir,

 

Paparaski m'a fait douter un instant!... alosr j'ai ressorti un "vieux" CD auquel j'ai "lourdement" contribué autrefois, au détriment de toutes mes autres passions, et notamment l'astronomie amateur.

 

Le CD s'uintitule "Mars Express User's Manual"... Bref, une compile de gros fichiers word en anglais qui expliquent tout sur comment opérer le "bouzin"... Bref, j'ouvre la TOC, je regarde "Comms" et je vérifie bien que concernant le shift des comms, c'est uniquement dû à un "bête" Doppler... Rien d'autre cher camarade astro-amateur:

 

Ce n'est pas de cet effet-là dont je parle, il ne s'agit pas d'un effet Doppler, il s'agit de l'effet relativiste dû à la gravité, qui oblige les scientifiques à modifier les horloges atomiques à bord des satellites du GPS pour qu'elles soient synchro avec celles de la terre. Relis la description de l'expérience de pensée pour voir si tu y comprend quelque chose! Merci!

 

Ah, je vois maintenant que tu fais effectivement référence à un effet relativiste:

 

Citation:

Par contre, et c'est probablement un des rares domaines (hors laboratoire de phy) où l'on implémente une correction relativiste,

 

Il s'agit d'une correction relativiste ou Doppler dont tu parles?

 

Merci!

[paparaski]

Je suis complètement désolé, j'ai oublié de saluer la compagnie tellement j'étais énervé, alors salut tout le monde et merci de m'aider à lever l'énigme!

[ArthurDent]

Bonsoir. Bon, essayons de décortiquer les questions, parce que ce n' est pas très clair :

Les ondes radios des satellites subissent un décallage spectral qui décalle les fréquences observées, et le battement des horloges en est une.

Donc, la question porte sur les fréquence des horloges de satellites, observées depuis le sol, c' est ça ?. Je fais l' hypothèse que c' est ça.

 

Ce décallage spectral nous force à ajuster, soit les horloges des satellites, soit les horloges terrestres, si on a besoin qu'elles soient synchronisées. Mais à quoi pourrait-il être dû???

A quoi pourrait-être dû le décalage des fréquences de signaux issus des satellites, par rapport à une référence restée sur Terre ?

Comme l' a dit lafcadio, en premier lieu à l' effet Doppler (les signaux émis par un mobile qui s' approche de l' observateur sont décalés vers les hautes fréquences, ceux émis par un mobile qui s' éloigne de l' observateur sont décalés vers les basses fréquences),

 

auquel s' ajoute un effet relativiste (de relativité restreinte, qui ralentit le temps apparent d' un mobile en mouvement par rapport à l' observateur),

 

et auquel s' ajoute également un autre effet relativiste (relativité générale, cette fois, qui accélère le temps apparent d' un mobile situé dans un champ de gravité plus faible que celui de l' observateur).

 

Je crois qu' on a fait le tour ?

['Bruno]

il faut que tu essaye de comprendre pour ensuite poser une question précise sur ce que tu ne comprend pas.

Ne l'ai-je pas fait ???? Je trouve ta remarque particulièrement déplacée et injuste.

 

La première partie de mon intervention pointait sur un endroit précis de ton raisonnement qui est (à mon avis) mal expliqué (car il paraît faux). Je ne vois pas comment être plus précis pour t'indiquer le point que je ne comprends pas : « je ne vois pas ce qui te faire dire que [point précis et explicite] » ==> précise ce qui te faire dire que [ce point].

 

Quand à ma question finale, elle est on ne peut plus précise ! Bon, je reprends en détail. Allons-y tout doucement. Tu demandes (je te cite) : « à quoi pourrait-il être dû??? » Le il semble s'appliquer au décalage des horloges (d'après la phrase précédente de ton texte). Je demandais que tu précises si tu parlais bien du retard de l'horloge (ou du décalage spectral, qui est équivalent puisque, comme tu l'as précisé, la battement d'une horloge estune fréquence). Je ne peux pas être plus explicite (je me cite) : « Tu demandes à quoi est dû le retard des horloges en orbite ? » Si je posais cette question, c'est parce que 1° je trouve bizarre que tu poses cette question puisque tu connais visiblement la réponse (c'est un effet relativiste), et 2° je ne vois pas dans ton texte quelle serait la question si ce n'est pas ça.

 

Quoiqu'il en soit, je t'encourage à te remettre en question : personne ne semble te comprendre. Peut-être qu'on est tous des neuneus, mais peut-être pas ? Peut-être que tu t'es mal expliqué ? Cette hypothèse me paraît confirmée par ton emploi à mauvais escient des mots "hypothèse" (qui parle manifestement de la conclusion) et "interprétation" (où tu décris une observation mais pas son explication !)

[paparaski]

Bonsoir. Bon, essayons de décortiquer les questions, parce que ce n' est pas très clair :

Donc, la question porte sur les fréquence des horloges de satellites, observées depuis le sol, c' est ça ?. Je fais l' hypothèse que c' est ça.

 

A quoi pourrait-être dû le décalage des fréquences de signaux issus des satellites, par rapport à une référence restée sur Terre ?

Comme l' a dit lafcadio, en premier lieu à l' effet Doppler (les signaux émis par un mobile qui s' approche de l' observateur sont décalés vers les hautes fréquences, ceux émis par un mobile qui s' éloigne de l' observateur sont décalés vers les basses fréquences),

 

auquel s' ajoute un effet relativiste (de relativité restreinte, qui ralentit le temps apparent d' un mobile en mouvement par rapport à l' observateur),

 

et auquel s' ajoute également un autre effet relativiste (relativité générale, cette fois, qui accélère le temps apparent d' un mobile situé dans un champ de gravité plus faible que celui de l' observateur).

 

Je crois qu' on a fait le tour ?

 

L'expérience de pensée suggére que les atomes des horloges des GPS ne semblent pas devoir ralentir.

 

Le décallage spectral des signaux radios n'est qu'une hypothèse pour expliquer le désynchronisme effectif des horloges du GPS dû à la relativité. Ça complique un peu les choses de l'avoir proposée.

 

Merci!

[paparaski]

Re-Bonsoir,

 

Ouf, il a fallu que je m'y reprenne à deux fois pour trouver la faille dans les hypothèses de Paparaski, c'est un "présupposé classique" (mais erroné) en Phys relativiste:

 

 

 

Et bien justement non!... la relativité n'a de cesse d'expliquer que l'on ne peut pas "synchroniser" des horloges distantes (et là avec ub satellite LEO "Low earth Orbit" la distance commence à n'être plus négligeable) même en "magouillant" à l'avance. Ce que tu proposes de faire: je ralentis celle-là au sol de la valeur que j'ai calculé préalablement etc... Eh non... marche pas çà

 

Lafcadio

 

Pourtant les horloges du GPS sont bel et bien synchronisées non?

 

Merci!

[paparaski]

Ne l'ai-je pas fait ???? Je trouve ta remarque particulièrement déplacée et injuste.

 

La première partie de mon intervention pointait sur un endroit précis de ton raisonnement qui est (à mon avis) mal expliqué (car il paraît faux). Je ne vois pas comment être plus précis pour t'indiquer le point que je ne comprends pas : « je ne vois pas ce qui te faire dire que [point précis et explicite] » ==> précise ce qui te faire dire que [ce point].

 

Quand à ma question finale' date=' elle est on ne peut plus précise ! Bon, je reprends en détail. Allons-y tout doucement. Tu demandes (je te cite) : « à quoi pourrait-il être dû??? » Le [i']il[/i] semble s'appliquer au décalage des horloges (d'après la phrase précédente de ton texte). Je demandais que tu précises si tu parlais bien du retard de l'horloge (ou du décalage spectral, qui est équivalent puisque, comme tu l'as précisé, la battement d'une horloge estune fréquence). Je ne peux pas être plus explicite (je me cite) : « Tu demandes à quoi est dû le retard des horloges en orbite ? » Si je posais cette question, c'est parce que 1° je trouve bizarre que tu poses cette question puisque tu connais visiblement la réponse (c'est un effet relativiste), et 2° je ne vois pas dans ton texte quelle serait la question si ce n'est pas ça.

 

Quoiqu'il en soit, je t'encourage à te remettre en question : personne ne semble te comprendre. Peut-être qu'on est tous des neuneus, mais peut-être pas ? Peut-être que tu t'es mal expliqué ? Cette hypothèse me paraît confirmée par ton emploi à mauvais escient des mots "hypothèse" (qui parle manifestement de la conclusion) et "interprétation" (où tu décris une observation mais pas son explication !)

 

Je m'excuse profondément si j'ai paru déplacé, c'est tellement difficile de s'exprimer clairement sur un forum, on ne peut pas ressentir les sentiments des autres. Je suis désolé!

 

Peut-être que je n'aurais pas dû ajouter mon interprétation à la fin, ça complique un peu le déroulement des conversations. Laissons tomber le décallage spectral pour un moment.

 

La chose qui me trouble le plus c'est la description de l'expérience mentale elle-même. Il me semple qu'elle est logique mais elle donne une curieuse impression, celle que les atomes des horloges du GPS pourraient ne pas ralentir vraiment?

 

Merci, et encore une fois excuse-moi!

[ArthurDent]

Ah, ok, je crois que je vois :

Lorsqu'elle sera en orbite cette horloge sera synchronisée avec l'horloge témoin sur terre à cause de la relativité, mais quand elle sera de retour elle sera de nouveau désynchronisée avec l'horloge témoin et toujours synchronisée avec les horloges terrestres. Mais comme elle est allée dans l'espace elle aurait dû ralentir (selon la relativité), elle ne devrait donc plus être synchronisée avec les horloges terrestres, alors qu'elle l'est toujours.

Quand elle est en orbite, l' horloge de test, vue depuis l' endroit où se trouve l'horloge "de référence", fonctionne à une fréquence différente (la même que celle de l' horloge que tu appelles "témoin").

Lorsqu'elle revient sur Terre, elle fonctionne de nouveau à la fréquence de l' horloge de référence (celle que tu dénommes "l' horloge Terrestre")

C' est ça qui te pose problème ?

 

Bien entendu que les atomes ne "ralentissent pas vraiment". Si un cristal a une fréquence propre de 1MHz sur Terre, et qu' on mesure sa fréquence propre dans un laboratoire spatial loin de la Terre, on trouvera 1MHz. Par contre, si on construit un dispositif permettant de faire une mesure à distance, depuis la Terre, de la fréquence propre du cristal situé dans le laboratoire spatial, on ne trouvera pas 1MHz. Parce que dans ce cas on ne se trouve pas dans les mêmes conditions physiques. C' est ça qui est contenu dans la relativité : les lois physiques locales sont les mêmes partout, mais les lois physiques non locales sont différentes : Le comportement des objets distants dépends des conditions dans lesquelles se trouvent l' observateur et l' objet observé , en général ces conditions sont différentes, donc en général un observateur local et un observateur à distance ne mesureront pas la même chose.