Astronomie

Puis-je mesurer la gravité de la lune ?

Puis-je mesurer la gravité de la lune ?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Depuis que j'ai appris la loi de la gravité de Newton, je me demande si je peux mesurer la gravité de la lune en utilisant (presque) aucun équipement spécial. Le mieux que j'ai pu trouver est un pendule, qui est en position de repos. La lune (à l'horizon) tirera sur le poids au bas du pendule et le fera se déplacer. 6 heures plus tard, avec la lune au dessus ou en dessous du pendule, le poids devrait être de retour. Peut-être pourrions-nous détecter le changement, tout comme nous voyons les marées.

En faisant le calcul pour un pendule de 5 mètres de long et une masse de 1 kg, j'obtiens une amplitude de 0,017 mm. Je crains que les forces extérieures (vent, surface instable,…) soient plus importantes que cet effet.

Alors ma question est : est-il possible (là encore, sans équipement spécifique) de mesurer ou de détecter la force gravitationnelle de la lune ? Quelle serait la meilleure façon de la mesurer/détecter ?


En faisant le calcul pour un pendule de 5 mètres de long et une masse de 1 kg, j'obtiens une amplitude de 0,017 mm.

Vous vous éloignez un peu. Il n'y a pratiquement pas de déviation horizontale lorsque la Lune est à l'horizon. La déviation horizontale maximale se produit lorsque la Lune est à environ 45 degrés au-dessus ou au-dessous de l'horizon.

L'accélération de la marée à un certain point sur la surface de la Terre due à un corps externe (par exemple, la Lune) est la différence entre l'accélération gravitationnelle vers ce corps externe au point en question et l'accélération gravitationnelle de la Terre dans son ensemble vers ce corps:

$$vec a_{rel} = GM_ ext{body} left(frac {vec R - vec r} {||vec R - vec r||^3} - frac {vec R} {||vec R||^3} ight)$$ où

  • $M_{body}$ est la masse du corps externe,
  • $vec R$ est le vecteur déplacement du centre de la Terre au centre du corps extérieur, et
  • $vec r$ est le vecteur de déplacement du centre de la Terre au point considéré à la surface de la Terre.

La force résultante ressemble à ceci :

Notez que la force de marée est éloignée du centre de la Terre lorsque la Lune est directement au-dessus ou directement sous les pieds, vers le centre de la Terre lorsque la Lune est à l'horizon, et horizontale lorsque la Lune est à mi-chemin entre directement au-dessus/sous les pieds et sur l'horizon.

La force de marée est maximale lorsque la Lune est directement au-dessus de la tête, et même alors elle n'est que d'environ 10-7 g. Vous avez besoin d'un instrument sensible pour lire cela. Un simple pendule ou un simple ressort ne fera pas l'affaire.


Puis-je mesurer la gravité de la lune ? - Astronomie

J'ai entendu une fois que la lune était creuse, j'aimerais savoir si c'est vrai et pourquoi ?

La Lune n'est pas creuse. Il est possible de le dire parce que lorsque nous avons eu des choses en orbite autour de la Lune, la façon dont elles orbitent dans la gravité de la Lune nous renseigne sur la masse de la Lune. Nous connaissons également la taille de la Lune afin que nous puissions calculer la densité et voir qu'il n'est pas possible que la Lune soit creuse.

Cette page a été mise à jour le 18 juillet 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.


Puis-je mesurer la gravité de la lune ? - Astronomie

Oui, vous pouvez tirer un coup de canon sur la Lune, malgré l'absence d'oxygène.

Une arme à feu « tire » à cause d'une impulsion soudaine délivrée à la poudre par la détente. La poudre à canon explose alors, conférant beaucoup d'énergie à la balle qui sort du canon de l'arme. Afin de déclencher l'explosion de la poudre à canon, vous avez besoin d'un oxydant qui initiera la réaction chimique. Sur Terre, un oxydant commun est, eh bien, l'oxygène : c'est ce qui fait brûler les incendies et rouiller les voitures ! Malgré l'abondance d'oxygène sur Terre, cependant, la plupart des munitions d'armes à feu sont livrées avec leur propre oxydant "intégré", pour ainsi dire. Le résultat est qu'un canon peut tirer même en l'absence d'oxygène, comme sur la Lune.

Cette technologie est également utile dans certaines circonstances sur Terre, notamment, on souhaite parfois provoquer une explosion au fond de l'océan (par exemple, à des fins exploratoires), où l'oxygène est rare.

Cette page a été mise à jour le 18 juillet 2015.

A propos de l'auteur

Matja Cuk

Matija travaille sur la dynamique orbitale des petites lunes de Jupiter et de Saturne. Il a obtenu son doctorat de Cornell en novembre 2004 et travaille maintenant à l'Université de la Colombie-Britannique au Canada.


La gravité sur la Lune

Vous vous sentez lourd ? Il est peut-être temps d'aller sur la Lune, où vous ressentirez beaucoup moins de gravité. Comme la Lune est plus petite et a beaucoup moins de masse, elle tire avec moins de gravité. En fait, si vous pouviez vous tenir à la surface de la Lune, vous ne ressentiriez que 17% de la force de gravité que vous ressentiriez sur Terre. La gravité sur la Lune est bien moindre.

Pour vous donner un exemple, disons que vous pesiez 100 kg sur Terre. Si vous vous teniez sur la Lune, puis sur votre pèse-personne, votre poids ne serait que de 17 kg. Avec une gravité si faible sur la Lune, vous seriez capable de sauter beaucoup plus haut. Si vous pouviez sauter 30 cm sur Terre, vous seriez capable de sauter près de 2 mètres dans les airs. Et vous seriez capable de tomber beaucoup plus loin sur la Lune. Si vous sautiez du toit de votre maison, vous auriez l'impression de sauter d'une table. Vous seriez capable de lancer une balle 6 fois plus loin, de frapper une balle de golf 6 fois plus loin, vous voyez l'idée.

Lorsque les astronautes d'Apollo ont marché pour la première fois sur la surface de la Lune, ils devaient apprendre à marcher différemment dans la gravité de la Lune. C'est pourquoi les astronautes effectuent une course de saut amusante alors qu'ils se déplacent à la surface de la Lune. S'ils essayaient de faire des pas normaux, ils s'envolaient dans les airs trop loin et tombaient, ce qui s'est produit plusieurs fois.

Une dernière idée fascinante. L'attraction de la gravité sur la Lune est si faible que vous pourriez voler avec des ailes attachées à vos bras (tant que vous étiez à l'intérieur d'un dôme fermé rempli d'air à la pression atmosphérique de la Terre. Ne serait-il pas formidable d'être capable de voler comme un oiseau ?

Vous vous interrogez sur la gravité de Mars, ou la gravité de Jupiter ?

Il existe des calculatrices intéressantes qui vous permettent de prendre votre poids et de voir ce que vous ressentiriez sur d'autres planètes. Vérifiez celui-ci.

Vous pouvez écouter un podcast très intéressant sur la formation de la Lune d'Astronomy Cast, Épisode 17 : D'où vient la Lune ?


Puis-je mesurer la gravité de la lune ? - Astronomie

Lorsque vous regardez dans le journal la section contenant les tables des marées, vous verrez souvent également la phase de la lune indiquée. C'est parce que les marées océaniques sont causées par différentes forces de la gravité de la Lune à différents points de la Terre. Le côté de la Terre faisant face à la Lune est environ 6 400 kilomètres plus près de la Lune que le centre de la Terre, et la gravité de la Lune tire plus fortement sur le côté proche de la Terre que sur le centre de la Terre. Cela produit un renflement de marée du côté de la Terre faisant face à la Lune. La roche terrestre n'est pas parfaitement rigide, la face tournée vers la Lune répond en s'élevant vers la Lune de quelques centimètres sur la face proche. L'eau de mer plus fluide répond en s'écoulant dans un renflement du côté de la Terre faisant face à la Lune. Ce renflement est la marée haute.

Dans le même temps, la Lune exerce une force d'attraction sur le centre de la Terre qui est plus forte que celle exercée du côté opposé à la Lune. La Lune éloigne la Terre des océans de l'autre côté, qui se jettent dans un renflement de l'autre côté, produisant un deuxième marée haute sur le loin côté.

Ces renflements de marée sont toujours le long de la ligne Terre-Lune et la Terre tourne sous le renflement de marée. Lorsque la partie de la Terre où vous vous trouvez passe sous les renflements, vous rencontrez une marée haute lorsqu'elle passe sous l'une des dépressions, vous rencontrez une marée basse. Une côte idéale devrait connaître la montée et la descente des marées deux fois par jour. En réalité, le cycle des marées dépend aussi de la latitude du site, de la forme du rivage, des vents, etc.

La gravité du Soleil produit également des marées qui sont environ deux fois moins fortes que celles de la Lune et produit sa propre paire de renflements de marée. Ils se combinent avec les marées lunaires. À la nouvelle et à la pleine lune, le Soleil et la Lune produisent des renflements de marée qui s'additionnent pour produire des marées extrêmes. Ceux-ci sont appelés marées de printemps (les eaux jaillissent vraiment !). Lorsque la Lune et le Soleil sont perpendiculaires l'un à l'autre (1er & 3ème trimestre), les marées solaires réduisent les marées lunaires et vous avez marées mortes.

Les marées ralentissent la rotation de la terre

Au fil du temps, ce frottement peut avoir un effet notable. Les astronomes essayant de comparer d'anciens enregistrements d'éclipses solaires avec leurs prédictions ont découvert qu'ils étaient considérablement décalés. Mais lorsqu'ils ont pris en compte le ralentissement de la rotation de la Terre, leurs prédictions ont concordé avec les enregistrements d'éclipses solaires. De plus, les anneaux de croissance des coraux anciens datant d'environ 400 millions d'années montrent que la journée ne durait que 22 heures, de sorte qu'il y avait plus de 400 jours par an. En juillet 1996, une étude de recherche a rapporté des preuves, à partir de plusieurs enregistrements de roches sédimentaires fournissant un indicateur des périodes de marée, que le jour n'avait que 18 heures il y a 900 millions d'années.

Finalement, la rotation de la Terre ralentira jusqu'à ce qu'elle ne garde qu'une seule face vers la Lune. La gravité agit dans les deux sens, de sorte que la Terre a créé des renflements de marée sur la Lune et a tellement ralenti sa rotation qu'elle tourne une fois par période orbitale. La Lune garde toujours une face tournée vers la Terre.

  1. Rythmes de croissance et histoire de la rotation de la Terre, édité par G.D. Rosenberg et S.K. Runcorn (Wiley : New York, 1975). Une excellente source sur les enregistrements d'éclipses et la biologie des coraux et leur utilisation comme chronomètres.
  2. Frottement des marées et rotation de la Terre, édité par P. Brosche et J. Sündermann (Springer Verlag, 1978). Le deuxième volume publié en 1982 ne parle pas des enregistrements d'éclipses ou de l'utilisation du corail mais aborde plutôt l'astrophysique de la dynamique Terre-Lune et la géophysique des effets des processus internes de la Terre sur la rotation de la Terre.
  3. La rotation de la Terre d'éons à jours, édité par P. Brosche et J. Sündermann (Springer Verlag, 1990). A plusieurs articles sur l'utilisation des anciennes observations chinoises.
  4. Richard Monastersky 1994, D'anciens fossiles de marée révèlent les secrets lunaires dans Actualités scientifiques vol. 146, non. 11, p. 165 du numéro du 10 septembre 1994.
  5. C.P. Sonett, E.P. Kvale, A. Zakharian, Marjorie A. Chan, T.M. Demko 1996, Marées du Protérozoïque supérieur et du Paléozoïque, retraite de la Lune et rotation de la Terre dans La science vol 273, no. 5271, p. 100 du numéro du 5 juillet 1996.

Les marées agrandissent l'orbite de la lune

La conséquence du recul de la Lune par rapport à la Terre en raison du ralentissement de la rotation de la Terre est aussi un exemple de la conservation du moment cinétique. Le moment angulaire est la quantité de mouvement de rotation d'un objet ou d'un groupe d'objets. Cela dépend de la taille géométrique de l'objet ou du groupe d'objets, de la vitesse de déplacement de l'objet (ou du groupe d'objets) et de la masse de l'objet (ou du groupe). Étant donné que le moment angulaire de la Terre diminue, le moment angulaire de la Lune doit augmenter pour maintenir la globalement le moment angulaire du système Terre-Lune est le même. Le concept de moment angulaire est discuté plus en détail dans l'annexe Moment angulaire.

La lente spirale de la Lune signifie qu'il viendra un moment dans le futur où la taille angulaire de la Lune sera plus petite que celle du Soleil et nous n'aurons plus d'éclipses totales de Soleil ! Cinquante milliards d'années dans le futur, le jour de la Terre sera égal à 47 de nos jours actuels et la Lune mettra 47 de nos jours actuels pour orbiter autour de la Terre. Les deux seront verrouillés avec un seul côté face à l'autre --- les gens d'un côté de la Terre verront toujours la Lune tandis que les gens de l'autre côté n'auront que des légendes sur la Lune qui ont laissé leur ciel agréable.


Puis-je mesurer la gravité de la lune ? - Astronomie

  • I, Inertie : Un objet se déplace à vitesse constante, à moins qu'il ne ressente une force nette.
  • II, Force : Si une force nette agit, l'accélération est liée à la force par F = ma (inversement proportionnel à la masse).
  • III, Action et réaction : la force B &rarr UNE est égal et opposé à la force UNE &rarr B.
  • Que dit-il? Une force ne fait pas qu'un objet ait une vitesse, mais une accélération ! Lorsque deux objets interagissent, les forces mutuelles sont toujours égal, bien que le plus léger soit plus fortement affecté. De plus, vous ne pouvez pas pousser sans être poussé.
  • Ainsi, par exemple : lorsqu'une fusée décolle, est-ce qu'elle pousse contre le sol ? Qu'est-ce qui fait que la Lune ou un satellite se déplace le long de son orbite là-haut ?
  • Masse et poids : ce n'est pas la même chose La masse est la « quantité de substance » d'un objet et ne change pas. Le poids est l'effet de la gravité sur la masse (mais il peut sembler être nul même lorsqu'il y a de la gravité) pas sans masse.

La loi de la gravité de Newton


Lorsque vous êtes en ville, seules quelques-unes des étoiles les plus brillantes sont visibles. Mais lorsque vous êtes dans le pays, vous pouvez voir beaucoup plus d'étoiles que vous ne pouvez en compter. Parfois, vous pouvez même voir la ceinture brillante de notre galaxie, la Voie lactée. Pourquoi cela est-il ainsi?

Les lumières de la ville émettent un éclairage de fond qui bloque la lumière de toutes les étoiles sauf les plus brillantes. Ce rétro-éclairage urbain est appelé « pollution lumineuse », et peut être un problème pour les observatoires urbains. Mais il existe une forme de pollution lumineuse naturelle de la lune, qui est le deuxième objet le plus brillant du ciel après le soleil. La lune peut parfois être si brillante qu'elle peut aussi bloquer la lumière des étoiles plus faibles.

La lune est si brillante parce qu'elle agit comme un miroir géant dans le ciel nocturne qui reflète la lumière du soleil. Vous avez peut-être remarqué que selon la période du mois, la lune a un aspect différent. Parfois ce n'est qu'un éclat, d'autres fois c'est plein, et d'autres fois c'est seulement à moitié plein. Celles-ci sont appelées "phases lunaires" et sont causées par le mouvement de la Terre entre le soleil et la lune, ce qui bloque une partie de la lumière solaire réfléchie par la lune.

Les phases lunaires ont un cycle très prévisible. En fait, pendant des milliers d'années, les humains ont utilisé les phases lunaires pour suivre le temps. Le calendrier lunaire est encore souvent utilisé dans les cultures chinoise, hébraïque et musulmane. Le calendrier lunaire est également utilisé comme un outil pour suivre les phases de la lune par les agriculteurs, les marins, les pêcheurs, les océanographes et les astronomes.

La luminosité de la lune dépend-elle de la phase lunaire ? Comment mesurer la luminosité de la lune ? Dans cette expérience, vous utiliserez deux méthodes différentes pour mesurer la lune : la valeur de la lumière et le pourcentage d'éclairage. Comment ces valeurs changent-elles avec les phases de la lune ?


Mystery Science respecte les droits de propriété intellectuelle des propriétaires des actifs visuels. Nous nous efforçons d'utiliser les images et les vidéos sous les licences appropriées du propriétaire ou en contactant le propriétaire pour obtenir une autorisation explicite. Si vous êtes le propriétaire d'un visuel et pensez que nous l'utilisons sans autorisation, veuillez nous contacter. Nous vous répondrons rapidement et arrangerons les choses.

Dans cette leçon, les élèves découvrent que la gravité existe sur toutes les planètes et toutes les lunes, mais la quantité de gravité est différente car elle dépend de la masse de l'objet. Dans l'activité Gravity Jump, les élèves mesurent à quelle hauteur ils peuvent sauter sur Terre, puis calculent à quelle hauteur ils pourraient sauter sur d'autres planètes et lunes de notre système solaire.

Nombre d'étudiants:
Feuille de calcul Gravity Graph 1 par étudiant
Feuille de travail sur les données de saut par gravité 1 par étudiant
Gravity Jump & Gravity Graph Answer Key ressource réservée aux enseignants 1 par classe
Feuille de travail Stations d'exploration de la planète et de la lune 1 pour 16 étudiants
Crayons

Nous suggérons aux élèves de travailler en binôme. Si possible, nous vous recommandons de jumeler des élèves de tailles similaires. De cette façon, lorsque les élèves retirent les notes autocollantes du mur, ils devraient pouvoir les atteindre facilement. Les élèves de l'école à la maison peuvent travailler seuls.


Réponses et réponses

Ce n'est pas tout à fait une proposition "ni ou". Dans les applications pratiques, la théorie d'Einstein se manifestera par de petites corrections aux prédictions newtoniennes. S'ils sont inférieurs au niveau de précision de l'application, ils peuvent être négligés.

Pour se rendre sur la lune et y atterrir, la théorie de Newton est suffisante. La précision de par ex. La synchronisation de marche/arrêt de la poussée et du moteur-fusée est trop faible pour que les corrections d'Einstein soient appliquées à la matière. Le cours newtonien est tracé et visé et toutes les erreurs sont mesurées et corrigées via des poussées de correction. (Notez que des problèmes tels que la ventilation des gaz affectent la trajectoire plus que les facteurs relativistes.)

Maintenant, le système GPS doit prendre en compte la théorie d'Einstein car il doit mesurer le temps avec une très grande précision sur une longue période de temps. (Pour qu'une bombe guidée par GPS atterrisse à moins d'un mètre de la cible, il faut une précision supérieure à 3 nanosecondes dans le chronométrage.)

Ils ont utilisé la gravité newtonienne.

À l'exception des missions vers Mercure, il n'y a aucune raison réelle d'utiliser la relativité générale. Les erreurs résultant de l'utilisation de la gravité newtonienne au lieu de la relativité générale sont assez faibles. Ces erreurs s'accumulent au fil du temps, devenant finalement observables après une longue période de temps. La NASA utilise la relativité générale pour calculer les éphémérides planétaires, mais c'est parce que les périodes sont longues. Les missions spatiales sont courtes. Pour les missions vers la Lune telles que les deux satellites qui viennent d'être envoyés en orbite lunaire pour mieux mesurer le champ de gravité de la Lune, la NASA utilise toujours la mécanique newtonienne.

Une autre question.
J'expliquais à mon ami le calcul de la masse terrestre. Je suis venu à une suggestion que la masse de la terre pourrait être calculée, mais seulement avec la connaissance de G, par exemple en lançant une balle sur le sol et en utilisant l'accélération de la chute libre (g) dans la théorie newtonienne de l'équation de la gravité. Mais sans la connaissance de G, comment ont-ils connu la masse terrestre ? Comment ont-ils calculé la valeur de G en premier lieu ? Parce que je ne vois pas de moyen pratique/empirique de calculer l'attraction gravitationnelle entre deux objets.

La masse de la Terre ne peut pas être évaluée directement. Ce qui peut être évalué directement, c'est le produit μe=G*Me. Le paramètre gravitationnel standarde est très observable en regardant les orbites des satellites. Cette valeur est connue avec une précision d'environ 8 décimales. Comparez cela à G, qui n'est connu que de 4 endroits environ. G est l'une des constantes fondamentales les moins connues. La masse de la Terre est obtenue en divisant μe par G. L'incertitude de la masse de la Terre est presque entièrement attribuable à l'incertitude de G.

En ce qui concerne la façon dont G lui-même est évalué, cela se fait généralement avec une variante modernisée de l'expérience de Cavendish.

Les missions spatiales Apollo ont-elles utilisé la théorie de la gravité de Newton ou la théorie de la relativité générale d'Einstein ?

Qu'en est-il des missions spatiales actuelles ?? De plus, j'ai entendu de mes amis que de nos jours, les gens n'utilisent plus la théorie de la gravité de Newton pour les missions spatiales actuelles. Est-ce vrai?

Et lequel d'entre eux est principalement utilisé dans la pratique. La relativité générale d'Einstein ou la théorie de la gravité de Newton ??

Dans mon école, on ne m'a enseigné que la théorie de la gravité de Newton et je ne connais certainement pas très bien la relativité générale d'Einstein.. mais j'aimerais avoir des avis d'experts à ce sujet.

Une autre question.
J'expliquais à mon ami le calcul de la masse terrestre. Je suis venu à une suggestion que la masse de la terre pourrait être calculée, mais seulement avec la connaissance de G, par exemple en lançant une balle sur le sol et en utilisant l'accélération de la chute libre (g) dans la théorie newtonienne de l'équation de la gravité. Mais sans la connaissance de G, comment ont-ils connu la masse terrestre ? Comment ont-ils calculé la valeur de G en premier lieu ? Parce que je ne vois pas de moyen pratique/empirique de calculer l'attraction gravitationnelle entre deux objets.

Ce sont deux questions vraiment excellentes, neerajsu.
Il est donc "pratique" d'utiliser Newton pour les calculs et d'apporter les corrections appropriées plus tard.

Votre question sur la gravité montre vraiment quel problème les scientifiques ont. À bien des égards, la science doit « s'appuyer sur ses propres bootstraps », en construisant une mesure sur une précédente. Il est intéressant de se demander ce qu'une civilisation proche d'une autre étoile différente ferait pour mesurer son environnement. Combien de leurs « nombres » réels seraient les mêmes que les nôtres. Evidemment e et ∏ seraient les mêmes mais qu'en est-il des autres - c, par exemple ?


Voir la vidéo: Connaître la distance Terre-Lune au millimètre près! - ASTRONOGEEK (Février 2023).