Relativité

Pour faire suite à mon billet précédent sur le temps et sa mesure, approchons rapidement le temps d'un point de vue relativiste.

Albert Einstein a énoncé quelques théories dont celle de la relativité restreinte et celle de la relativité générale.

Ces théories (qui fonctionnent plutôt bien) disent, entre autre, que le temps ne s'écoule pas à la même vitesse partout. Pour simplifier (parce que je ne suis pas un expert non plus) on peut dire que l'écoulement du temps est perturbé par la gravité et la vitesse de déplacement (en fait le phénomène est identique dans les 2 cas).

Un corps soumis à une forte gravité, voit son temps s'écouler plus lentement que celui d'un corps non soumis à cette force de gravité. De même pour un corps se déplaçant à grande vitesse.

Dans mon précédent billet je vous parlais de mesurer le temps avec des horloges atomiques pour une très grande précision. À quoi peut bien servir cette précision si l'écoulement du temps n'est pas uniforme ?

À la surface de la Terre, je pense que l'on peut considérer que le temps s'écoule effectivement de façon uniforme. Donc à quoi est-ce que cela peut nous servir dans notre vie de tous les jours de savoir que le temps est relativiste alors ?

Exemple simple : le GPS

Un satellite GPS embarque une horloge atomique. C'est l'heure de cette horloge qui est envoyée par le satellite pour pouvoir se positionner à la surface de la Terre (le récepteur GPS compare la position et l'heure envoyée par les différents satellites qu'il capte afin de déterminer sa propre position).

Pour une bonne précision, le décalage entre les horloges des satellites doit être de l'ordre de 20 à 30 nano secondes.

Un satellite GPS se déplace à environ 14 000 km/h, ce qui lui donne 7 µs de retard par jour. D'un autre côté, les satellites GPS sont à très haute altitude (20 000 km), là où la gravité terrestre se fait beaucoup moins sentir, ce qui donne 45,7 µs d'avance par jour au satellite. L'un dans l'autre, un satellite GPS avance de 38,7 µs par jour (soit 38 700 nano secondes !).

En 38,7 µs, le signal électromagnétique envoyé par les satellites GPS a le temps de parcourir 11,6 km. Si la relativité n'avais pas été prise en compte lors de la mise en place du GPS, il serait devenu inutilisable dès son premier jour de service.

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