Astronomie

Comment puis-je calculer à quelle distance dans la journée se trouve le premier méridien de différentes planètes

Comment puis-je calculer à quelle distance dans la journée se trouve le premier méridien de différentes planètes


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J'essaie de créer un widget qui affiche le « temps » sur différentes planètes. Il montrera à quelle distance du cycle jour/nuit (en pourcentage) se trouve un point de la planète. Il a été facile de réduire le cycle de 24 heures à environ 10 heures par exemple le jour de Jupiter, mais j'ai du mal à trouver comment je peux « régler » l'heure.

Pour Mars, cela a été simple, en utilisant la comparaison du MTC et de l'UTC lorsque le rover Curiosity a atterri, mais je ne peux pas trouver de données similaires pour d'autres planètes pour ancrer le temps de la Terre aux autres planètes.

Existe-t-il une base de données pour ce genre d'informations ?


La Navigation Ancillary Facility (NAIF) de la NASA publie des noyaux de constantes planétaires (PCK) qui sont essentiellement des fichiers texte contenant les orientations des pôles pour les plus grands corps connus.

Les PCK incluent l'orientation paramétrique de leur premier méridien en accord avec les normes IAU (ce qui signifie que la référence est J2000.0).

Le dernier PCK date de 2011 et est activement utilisé par la plupart des projets de vols interplanétaires opérationnels à travers le monde.

En utilisant la bibliothèque NAIF SPICE (disponible en Fortran, C, Matlab et IDL), vous pouvez charger ce noyau et lire l'orientation du premier méridien de votre corps et la date d'intérêt.

Le décalage temporel entre les corps peut être reconstruit sous forme de décalage angulaire entre les méridiens. Mais vous pouvez trouver des fonctions liées au temps dans SPICE qui peuvent vous faciliter la tâche.


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Pas faux, juste différent

Oui et non. Il est vrai que le méridien qui traverse l'observatoire a perdu son statut d'unique point de référence mondial pour la longitude. Les systèmes de navigation tels que le GPS utilisent désormais le méridien de référence IERS (IRM), qui s'étend à environ 334 pieds (102 mètres) à l'est de l'observatoire.

Cependant, bien que le monde utilise maintenant une version mise à jour, l'emplacement du premier méridien n'est pas tort en tant que tel&mdashit est juste un différentes sortes du méridien. Il est défini par l'emplacement du télescope, qui était à l'origine utilisé pour mesurer le passage de certaines étoiles pour alimenter en données un système de coordonnées astronomiques, qui, à l'époque, servait de base à la navigation mondiale et au chronométrage. Puisque l'emplacement de ce premier méridien d'origine est défini par l'emplacement du télescope, cela ne peut pas être faux : c'est toujours là où se trouve le télescope.


Qu'est-ce que le premier méridien - et pourquoi se trouve-t-il à Greenwich ?

L'observatoire royal de Greenwich est l'endroit où l'est rencontre l'ouest à la longitude 0°.

Qu'est-ce qu'un méridien ?

Un méridien est une ligne nord-sud, choisie comme ligne de référence zéro pour les observations astronomiques. En comparant des milliers d'observations prises à partir du même méridien, il est possible de construire une carte précise du ciel.

Pourquoi le premier méridien traverse-t-il Greenwich ?

Il y avait deux raisons principales au choix. Le premier était le fait que les États-Unis avaient déjà choisi Greenwich comme base pour leur propre système de fuseau horaire national. La seconde était qu'à la fin du 19ème siècle, 72% du commerce mondial dépendait des cartes marines qui utilisaient Greenwich comme premier méridien.

La décision était basée sur l'argument selon lequel en nommant Greenwich comme longitude 0º, il serait avantageux pour le plus grand nombre de personnes. Par conséquent, le premier méridien de Greenwich est devenu le centre du temps mondial.

Hémisphères est et ouest

La ligne à Greenwich représente le premier méridien historique du monde - Longitude 0º. Chaque endroit sur Terre a été mesuré en fonction de sa distance à l'est ou à l'ouest de cette ligne. La ligne elle-même divisait les hémisphères est et ouest de la Terre - tout comme l'équateur divise les hémisphères nord et sud. Si vous vous tenez avec un pied d'un côté et l'autre à gauche, vous êtes parfaitement au milieu de l'est et de l'ouest, selon le premier méridien.

Qu'est-ce que l'heure de Greenwich (GMT) ?

Depuis la fin du XIXe siècle, le premier méridien de Greenwich sert de ligne de référence pour l'heure moyenne de Greenwich, ou GMT.

Avant cela, presque toutes les villes du monde gardaient leur propre heure locale. Il n'y avait pas de conventions nationales ou internationales qui définissaient la façon dont le temps devrait être mesuré, ou quand le jour commencerait et se terminerait, ou quelle durée une heure pourrait être.

Lorsque les réseaux ferroviaires et de communication se sont développés dans les années 1850 et 1860, il fallait une norme horaire internationale. Greenwich a été choisi comme centre de l'heure mondiale.

Où est le premier méridien ?

En 1884, le premier méridien a été défini par la position du grand télescope « Cercle de transit » dans l'observatoire des méridiens de l'Observatoire. Le cercle de transit a été construit par le 7e astronome royal, Sir George Biddell Airy, en 1850. Le réticule de l'oculaire du cercle de transit définissait avec précision la longitude 0° pour le monde.

Comme la croûte terrestre bouge très légèrement tout le temps, la position exacte du premier méridien se déplace maintenant très légèrement aussi, mais la référence originale pour le premier méridien du monde reste le cercle de transit aérien de l'observatoire royal, même si le l'emplacement de la ligne peut se déplacer de chaque côté du méridien d'Airy.

Quelle est la latitude de l'Observatoire Royal ?

Lorsque la longitude est la distance à l'est ou à l'ouest de la ligne du premier méridien, la latitude est mesurée par la distance au nord ou au sud de l'équateur. La latitude et la longitude sont divisées en degrés (°), minutes (′) et secondes (″), avec soixante minutes dans un degré et soixante secondes dans une minute. L'observatoire royal se trouve à la longitude 0° selon la définition originale du cercle de transit d'Airy, et à la latitude 51° 28' 38'' N.

Où se rencontrent le premier méridien et l'équateur ?

L'intersection entre ces deux lignes invisibles se situe au milieu de l'océan Atlantique. C'est un peu plus difficile d'obtenir un selfie debout à cet endroit !

Qui a décidé que le premier méridien devrait être à Greenwich ?

Le méridien de Greenwich a été choisi comme premier méridien du monde en 1884. Quarante et un délégués de 25 pays se sont réunis à Washington DC pour la Conférence internationale du méridien. À la fin de la conférence, Greenwich avait remporté le prix de la longitude 0º par un vote de 22 à 1 contre (Saint-Domingue), avec 2 abstentions (France et Brésil).

La ligne méridienne a-t-elle bougé ?

Entre 1984 et 1988, un tout nouvel ensemble de systèmes de coordonnées a été adopté sur la base de données satellitaires et d'autres mesures et nécessitait un premier méridien définissant un plan passant par le centre de la Terre.

Le véritable méridien principal du monde, comme convenu par toutes les nations de la planète en 1984, est le méridien de référence IERS, également connu sous le nom de méridien de référence international ou IRM.

L'IRM est le seul méridien qui peut maintenant être décrit comme le premier méridien du monde, car il définit 0 ° de longitude par un accord international. L'IRM passe à 102,5 mètres à l'est du premier méridien historique du monde à la latitude du cercle de transit d'Airy. L'ensemble de l'Observatoire et le premier méridien historique se trouvent maintenant à l'ouest du véritable premier méridien.


Neptune

Imaginez flotter dans un lac 24 heures sur 24, c'est ce que c'est que d'être sous Neptune. Les énergies sont douces, spatiales et très floues. Le romantisme, l'art, la musique - toutes sortes d'activités neptuniennes - sont au premier plan dans la vie de la personne. La partie difficile de vivre sous cette ligne est de ne pas savoir clairement où vous en êtes dans la vie. Les illusions peuvent prendre le dessus et l'individu peut avoir du mal à se concentrer sur des tâches banales.

Il y a aussi une tendance à essayer d'échapper aux routes difficiles de la vie ici - tout type de comportement addictif peut être exacerbé.


PS1 The Great Design – Introduction à la matrice pyramidale

« LE CODE » DE CARL MUNCK ET DES ANCIENS NUMÉROS DE GÉMATRIE Preuve tangible d'un grand dessein à la création

Les grands mystères de la vie sont assez insaisissables. Nous n'avons pas les « faits concrets » nécessaires pour être sûrs que nos théories sur les mystères sont vraies. Parfois, nous en sommes sûrs, mais convaincre les autres n'est pas si facile. Hélas, ils veulent des « faits » et nous ne pouvons pas les produire. Eh bien, les temps changent. C'est le début d'une série d'articles qui présenteront de nombreux « faits » concernant quelques grands mystères de notre monde. Ces « faits » démontreront que :

  • Les sites antiques du monde entier sont très précisément positionnés sur un système de coordonnées global par rapport à la position de la Grande Pyramide de Gizeh.
  • Les positions des sites sont données dans la géométrie de leur construction.
  • Un système de nombres très ancien était utilisé dans le système, que nous appellerons « Gematria ».
  • Les nombres « gématriens » se trouvent dans les mythes et les religions antiques, y compris la Bible.
  • Les nombres gématriens étaient utilisés dans les systèmes de poids et de mesures par les peuples anciens, notamment les Grecs, les Égyptiens, les Perses, les Babyloniens et les Romains.
  • Les anciens Mayas utilisaient les nombres gématriens dans leur chronométrage très précis.
  • Le système de code utilise des constantes mathématiques, telles que pi et le radian.
  • Le système utilise également des conventions toujours utilisées, telles que le cercle de 360 ​​degrés, le degré de 60 minutes, la minute de 60 secondes, le système de numérotation de base dix, le pied de 12 pouces et le mile de 5280 pieds.
  • Les marquages ​​​​au sol de la ligne de Nazca "se localisent" sur le système The Code Matrix.
  • Les formations de crop circles suggèrent les mêmes nombres anciens par leurs positions et leurs mesures.
  • Les très anciens « Monuments sur Mars », y compris « Le visage sur Mars », ont été positionnés à des emplacements exacts, tout comme les sites antiques sur Terre.

Exemples:

Pyramide de Chichen Itza

Latitude de la pyramide de Quetzalcoatl :
20° 40′ 58,44″ N

20x40x58.44 = 46752

Cette pyramide est un calendrier précis (elle a 91 marches sur chacun des 4 côtés plus plate-forme en haut : 4×91 +1 = 365).
La connexion calendaire est également confirmée par l'orientation de la pyramide marquant les équinoxes et les solstices.

La pyramide a 4 côtés avec 4 escaliers divisant chaque côté en 2 sections (au total 8 sections).
En utilisant ces nombres et une valeur précise pour 1 an égale à 365,25, le « nombre » de la pyramide rapportera parfaitement sa latitude :

365,25 x 4 x 4 x 8 = 46752

Noter: 46752 = 365,25 x 128 (il y a peut-être un meilleur ajustement pour le 128 ?)

Voyons maintenant les coordonnées de la grande pyramide
N 29° 58' 45,031" de latitude et

E 31° 07' 57,02" de longitude (ou 0 o avant que le premier méridien ne soit déplacé à Greenwich)

Faisons multiplier les nombres de latitude :
29x58x45.031 = 75,742

Premièrement, cette pyramide a 4 côtés, son angle de pente parfait est 51.8428° et il y a 365,25 jours par an :
4 x 51,8428 x 365,25 = 75,742

Deuxièmement, si nous divisons ce nombre par 12, nous obtenons 6,312 ce nombre très proche du rayon terrestre (moyenne 6,371 km).

Troisièmement, 12x60x60 = 43200 pourrait être l'échelle du GP.
Hauteur de la Grande Pyramide = 0,14664944 km, multipliée par 43 200 donne 6335,25 km qui est très proche de la valeur du rayon de la Terre.

Autre coïncidence proche :
La vitesse de la lumière, dans le vide, est 299 792 458 m/s.

La chambre du roi dans la pyramide de Khéops est aux coordonnées géographiques métriques 29.9792458 N, 31.134197222 E.
Maintenant, comparez la latitude nord à la vitesse de la lumière.
À l'exception du fait qu'il a été converti pour fonctionner comme une coordonnée, les neuf chiffres sont identiques.

La grande conception

Le rayon de la Lune est de 1 738 km (1080 miles) et le rayon de la Terre est de 6 373 km (3960 miles).
Rayon de la Lune/Rayon de la Terre = 3/11 = 0,272727 qui est le principe de conception unique de la Grande Pyramide.
Il en résulte des proportions pyramidales (rapport hauteur/base) 14/22 (7/11) – voir les images ci-dessous.

La latitude de la Grande Pyramide est de 30 degrés N

Latitude astro-géodétique de la grande pyramide

L'importance de l'emplacement géodésique de la Grande Pyramide ne peut pas être surestimée, car elle vérifie que la forme et la taille de la Terre étaient connues des Anciens.

La détermination du professeur Smyth de la latitude astro-géodétique de la grande pyramide en 1877 était :
29 degrés 58 minutes et 51 secondes nord (29,98083 degrés)
Son observation a été prise du haut de la Grande Pyramide afin de réduire l'effet de distorsion gravitationnelle de son fil à plomb en raison de la masse de la Pyramide. Cette latitude astro-géodétique a été reconfirmée par André Pochan en 1978.

La position géodésique actuelle telle que donnée par le GPS est :
29 degrés 58 minutes et 49 secondes nord (29,98027 degrés)

Une distinction doit être faite entre les méthodes employées pour dériver les emplacements géodésiques. De toute évidence, observer des étoiles aurait été le moyen utilisé par les anciens pour déterminer la latitude car ils n'auraient pas eu la technologie satellitaire. À titre de comparaison de la précision, il est intéressant de noter que l'observatoire Airy's Eye of the Greenwich en Angleterre (établi comme le premier méridien du monde en 1884) a une latitude affichée de 51 degrés, 28 minutes, 38 secondes au nord qui serait son Latitude astro-géodétique. Les coordonnées GPS de l'observatoire de Greenwich sont 51 degrés, 28 minutes et 40 secondes nord. La raison de cet écart est en partie que la gravité locale à n'importe quel endroit de la Terre et donc un fil à plomb, est influencée par la densité de la croûte terrestre, qui varie considérablement d'un endroit à l'autre. Des variations particulières se produisent à proximité des chaînes de montagnes et des concentrations élevées de fer dans les strates de la croûte. Il faut également tenir compte du fait que la position exacte du pôle Nord par rapport à la Terre subit ce qu'on appelle le « mouvement polaire » en raison des changements dans le centre de masse, c'est-à-dire des changements dans les courants océaniques.

Cela peut affecter les lectures de latitude jusqu'à 1,5 seconde d'arc ou 20 mètres à la surface de la Terre. À toutes fins utiles, il faut donc considérer que l'emplacement astro-géodétique de la Grande Pyramide soit considéré comme l'emplacement que les anciens auraient eu les moyens de mesurer. Tous les calculs de la géométrie de la Terre prenant en compte l'emplacement de la pyramide auraient été subordonnés aux déterminations astro-géodétiques.

Le passage dans la chambre de la reine fournit une mesure qui a un rapport avec l'emplacement de la pyramide sur Terre. Si l'on suit la ligne de plancher depuis la marche principale jusqu'à la Grande Galerie et continue en ligne droite à travers la marche secondaire et en descendant la légère pente jusqu'à l'endroit où le sol croise le mur nord de la Grande Galerie, vous constaterez que cette distance est de 1308,3 B". Multipliez cette longueur par la valeur de la Chambre de la Reine (2400 x 1308,3) et vous obtenez un produit de 3 139 920 B" ou 7 975 389,9 cm, ce qui équivaut à 79,7539 km. Soustrayez cette valeur de la circonférence de référence (40 121,434 – 79,7539) et on arrive à une valeur de 40 041,680 km dont le rayon serait de 6372,831 km. Il est d'un intérêt considérable de savoir que le rayon de la Terre à l'emplacement de la Grande Pyramide déterminé à 29,98083 degrés de latitude géodésique nord est de 6372,8306 km. Il semblerait que l'emplacement de la Pyramide était connu des Anciens à un niveau de précision comparable à celui qui était connu à la fin des années 1800. Le rayon de la Terre à 29,98083 degrés Nord était connu. La différence de rayon n'est que de 0,7 mètre.

Le choix de 29,98083 degrés de latitude nord semble à première vue être soit une tentative de fixer son emplacement à 30 degrés nord, avec une imprécision considérable, soit qu'il s'agissait simplement d'un emplacement pratique. Aucune de ces affirmations ne semble être le cas lorsque l'on considère attentivement les mathématiques suivantes qui doivent avoir été prises en compte dans le choix de l'emplacement de la Grande Pyramide par les Anciens.

Afin de comprendre la pertinence de l'emplacement, il faut d'abord calculer le rayon de courbure méridional pour 29,98083 degrés de latitude nord, soit 6351,3585 km.


Trouver un équilibre &mdash et le perdre

L'état d'équilibre d'un ensemble de molécules, par exemple dans une atmosphère étrangère, correspond aux rapports de substances dans lesquels elles finiront par s'installer, étant donné un ensemble constant de conditions et aucune influence extérieure. C'est ce que l'on s'attend généralement à voir en regardant la planète de loin.

"Une atmosphère planétaire a sa propre chimie, mais déterminer quel est l'état d'équilibre [est] (et donc les abondances relatives de molécules) est un grand défi informatique en raison de toutes les voies de réaction et des équilibres individuels et de l'interférence de tout, " Caleb Scharf, un chercheur d'exoplanètes à l'Université de New York, a déclaré à Space.com dans un e-mail.

Les calculs rapides proposés pour des combinaisons particulières de molécules en phase gazeuse, ainsi que les autres travaux des auteurs simplifiant les climats des exoplanètes, "est en effet assez important", a-t-il ajouté &mdash "C'est une formulation intelligente qui accélérera et améliorera le quête pour cerner ce qu'il y a dans les atmosphères planétaires" pour une large gamme de températures atmosphériques plus chaudes, a-t-il déclaré.

Le groupe de Heng n'est pas le premier à créer des équations simplifiées pour décrire une composition atmosphérique, mais leurs calculs prennent en compte "les abondances de certaines des molécules les plus importantes dans les atmosphères d'exoplanètes, qui peuvent ensuite être facilement et rapidement évaluées dans un modèle d'atmosphère", David Amundsen, chercheur à l'Université Columbia et au Goddard Institute for Space Studies de la NASA, a déclaré à Space.com dans un e-mail. Alors que les modèles d'atmosphère détaillés devront prendre en compte de nombreux autres facteurs, cela peut simplifier une partie des calculs et indiquer exactement ce que l'on peut attendre de chaque gaz dans l'atmosphère.

Et si une planète ne montre pas l'équilibre attendu, cela signifie-t-il qu'il se passe quelque chose de plus intéressant ?

« C'est la question à un million de dollars, n'est-ce pas ? » dit Heng. "Parce que la pensée classique derrière la recherche de la vie est de détecter d'abord l'oxygène, l'ozone et l'eau, et d'essayer de déterminer s'ils sont hors d'équilibre chimique." S'ils le sont, a-t-il dit, vous recherchez d'autres causes physiques ou géologiques de la disparité.

"Et après avoir épuisé ces possibilités, alors vous osez commencer à penser à la vie", a-t-il ajouté.


Contenu

Ératosthène au 3ème siècle avant notre ère a d'abord proposé un système de latitude et de longitude pour une carte du monde.Son premier méridien (ligne de longitude) passait par Alexandrie et Rhodes, tandis que ses parallèles (lignes de latitude) n'étaient pas régulièrement espacés, mais passaient par des endroits connus, souvent au détriment d'être des lignes droites. [1] Au 2e siècle avant notre ère, Hipparque utilisait un système de coordonnées systématique, basé sur la division du cercle en 360°, pour spécifier de manière unique des endroits sur Terre. [2] : 31 Ainsi, les longitudes pourraient être exprimées en degrés à l'est ou à l'ouest du méridien principal, comme nous le faisons aujourd'hui (bien que le méridien principal soit différent). Il a également proposé une méthode de détermination de la longitude en comparant l'heure locale d'une éclipse lunaire à deux endroits différents, pour obtenir la différence de longitude entre eux. [2] : 11 Cette méthode n'était pas très précise, compte tenu des limitations des horloges disponibles, et elle a été rarement utilisée – peut-être une seule fois, en utilisant l'éclipse d'Arbela de 330 avant notre ère. [3] Mais la méthode est solide, et c'est la première reconnaissance que la longitude peut être déterminée par une connaissance précise du temps.

Ptolémée, au IIe siècle de notre ère, a développé ces idées et données géographiques dans un système de cartographie. Jusque-là, toutes les cartes utilisaient une grille rectangulaire avec la latitude et la longitude sous forme de lignes droites se coupant à angle droit. [4] : 543 [5] : 90 Pour une grande surface cela conduit à une distorsion inacceptable, et pour sa carte du monde habité, Ptolémée a utilisé des projections (pour utiliser le terme moderne) avec des parallèles courbes qui ont réduit la distorsion. Il n'existe aucune carte (ou manuscrit de son œuvre) plus ancienne que le XIIIe siècle, mais dans son La géographie il a donné des instructions détaillées et des coordonnées de latitude et de longitude pour des centaines d'emplacements qui sont suffisants pour recréer les cartes. Si le système de Ptolémée est bien fondé, les données réelles utilisées sont de qualité très variable, conduisant à de nombreuses inexactitudes et distorsions. [6] [4] : 551–553 [7] La ​​plus importante d'entre elles est une surestimation systématique des différences de longitude. Ainsi d'après les tables de Ptolémée, la différence de longitude entre Gibraltar et Sidon est de 59° 40', comparée à la valeur moderne de 40° 23', environ 48 % trop élevée. Luccio (2013) a analysé ces divergences et conclut qu'une grande partie de l'erreur provient de l'utilisation par Ptolémée d'une estimation beaucoup plus petite de la taille de la terre que celle donnée par Ératosthène - 500 stades au degré plutôt que 700 (bien qu'Ératosthène ne avoir utilisé des diplômes). Compte tenu des difficultés des mesures astronomiques de la longitude à l'époque classique, la plupart sinon toutes les valeurs de Ptolémée auraient été obtenues à partir de mesures de distance et converties en longitude en utilisant la valeur 500. Le résultat d'Eratosthène est plus proche de la vraie valeur que celui de Ptolémée. [8]

Les anciens astronomes hindous connaissaient la méthode de détermination de la longitude à partir des éclipses lunaires, en supposant une terre sphérique. La méthode est décrite dans le Sûrya Siddhânta, un traité sanskrit sur l'astronomie indienne qui daterait de la fin du IVe siècle ou du début du Ve siècle de notre ère. [9] Les longitudes faisaient référence à un méridien principal passant par Avantī, l'Ujjain moderne. Les positions relatives à ce méridien étaient exprimées en termes de longueurs ou de différences de temps, mais pas en degrés, qui n'étaient pas utilisés en Inde à cette époque. Il n'est pas clair si cette méthode a été réellement utilisée dans la pratique.

Les érudits islamiques connaissaient l'œuvre de Ptolémée depuis au moins le IXe siècle de notre ère, lorsque la première traduction de son La géographie en arabe a été faite. Il était tenu en haute estime, même si ses erreurs étaient connues. [10] L'un de leurs développements a été la construction de tables d'emplacements géographiques, avec des latitudes et des longitudes, qui s'ajoutaient au matériel fourni par Ptolémée et, dans certains cas, l'amélioraient. [11] Dans la plupart des cas, les méthodes utilisées pour déterminer les longitudes ne sont pas données, mais il existe quelques récits qui donnent des détails. Des observations simultanées de deux éclipses lunaires à deux endroits ont été enregistrées par al-Battānī en 901, comparant Antakya à Raqqa. Cela a permis de déterminer la différence de longitude entre les deux villes avec une erreur inférieure à 1°. Ceci est considéré comme le meilleur qui puisse être réalisé avec les méthodes alors disponibles - observation de l'éclipse à l'œil nu et détermination de l'heure locale à l'aide d'un astrolabe pour mesurer l'altitude d'une « horloge étoile » appropriée. [12] [13] Al-Bīrūnī, au début du 11ème siècle CE, a également utilisé des données d'éclipse, mais a développé une méthode alternative impliquant une première forme de triangulation. Pour deux emplacements qui diffèrent à la fois par la longitude et la latitude, si les latitudes et la distance qui les séparent sont connues, ainsi que la taille de la terre, il est possible de calculer la différence de longitude. Avec cette méthode, al-Bīrūnī a estimé la différence de longitude entre Bagdad et Ghazni en utilisant les estimations de distance des voyageurs sur deux itinéraires différents (et avec un ajustement quelque peu arbitraire pour la torsion des routes). Son résultat pour la différence de longitude entre les deux villes diffère d'environ 1° de la valeur moderne. [14] Mercier (1992) note qu'il s'agit d'une amélioration substantielle par rapport à Ptolémée et qu'une autre amélioration comparable de la précision ne se produirait pas avant le 17ème siècle en Europe. [14] : 188

Alors que la connaissance de Ptolémée (et plus généralement de la science et de la philosophie grecques) se développe dans le monde islamique, elle décline en Europe. Le résumé de John Kirtland Wright (1925) est sombre : « Nous pouvons ignorer la géographie mathématique de la période chrétienne [en Europe] avant 1100, aucune découverte n'a été faite, ni aucune tentative d'appliquer les résultats de découvertes plus anciennes. . Ptolémée a été oublié. et les travaux des Arabes dans ce domaine étaient encore inconnus". [15] : 65 Tout n'a pas été perdu ou oublié Bède dans son De naturum rerum affirme la sphéricité de la terre. Mais ses arguments sont ceux d'Aristote, tirés de Pline. Bede n'ajoute rien d'original. [16] [17] Il y a plus de note dans la période médiévale tardive. Wright (1923) cite une description par Walcher de Malvern d'une éclipse lunaire en Italie (19 octobre 1094), qui s'est produite peu avant l'aube. A son retour en Angleterre, il compara des notes avec d'autres moines pour établir l'heure de leur observation, qui était avant minuit. La comparaison était trop informelle pour permettre une mesure des différences de longitude, mais le récit montre que le principe était encore compris. [18] : 81 Au 12ème siècle, des tables astronomiques ont été préparées pour un certain nombre de villes européennes, basées sur les travaux d'al-Zarqālī à Tolède. Ceux-ci devaient être adaptés au méridien de chaque ville, et il est enregistré que l'éclipse lunaire du 12 septembre 1178 a été utilisée pour établir les différences de longitude entre Tolède, Marseille et Hereford. [18] : 85 Les tables Hereford ont également ajouté une liste de plus de 70 emplacements, beaucoup dans le monde islamique, avec leurs longitudes et latitudes. Ceux-ci représentent une grande amélioration par rapport aux tabulations similaires de Ptolémée. Par exemple, les longitudes de Ceuta et Tyr sont données comme 8° et 57° (à l'est du méridien des îles Canaries), une différence de 49°, par rapport à la valeur moderne de 40,5°, une surestimation de moins de 20% . [18] : 87-88 En général, la période médiévale tardive est marquée par un intérêt accru pour la géographie, et d'une volonté de faire des observations, stimulé à la fois par une augmentation des voyages (y compris le pèlerinage et les croisades) et la disponibilité de Sources islamiques au contact de l'Espagne et de l'Afrique du Nord [19] [20] À la fin de la période médiévale, l'œuvre de Ptolémée devient directement accessible avec les traductions faites à Florence à la fin du XIVe et au début du XVe siècle. [21]

Les XVe et XVIe siècles furent l'époque des voyages de découverte et de conquête portugais et espagnols. En particulier, l'arrivée des Européens dans le Nouveau Monde a conduit à se demander où ils se trouvaient réellement. Christophe Colomb a fait deux tentatives pour utiliser des éclipses lunaires pour découvrir sa longitude. Le premier était sur l'île de Saona, maintenant en République dominicaine, lors de son deuxième voyage. Il a écrit : « En 1494, quand j'étais sur l'île de Saona, qui se trouve à la pointe est de l'île Española (c'est-à-dire Hispaniola), il y a eu une éclipse lunaire le 14 septembre, et nous avons remarqué qu'il y avait une différence de plus plus de cinq heures et demie entre là [Saona] et le cap S.Vincente, au Portugal". [22] Il était incapable de comparer ses observations avec celles en Europe et on suppose qu'il a utilisé des tables astronomiques comme référence. Le second était sur la côte nord de la Jamaïque le 29 février 1504 (lors de son quatrième voyage). Ses déterminations de latitude ont montré de grandes erreurs de 13 et 38° W respectivement. [23] Randles (1985) documente la mesure de la longitude par les Portugais et les Espagnols entre 1514 et 1627 à la fois dans les Amériques et en Asie. Les erreurs allaient de 2-25°. [24]

En 1608, un brevet a été déposé auprès du gouvernement des Pays-Bas pour un télescope à réfraction. L'idée a été reprise par Galilée, entre autres, qui a fabriqué son premier télescope l'année suivante et a commencé sa série de découvertes astronomiques comprenant les satellites de Jupiter, les phases de Vénus et la résolution de la Voie lactée en étoiles individuelles. Au cours du demi-siècle suivant, les améliorations de l'optique et l'utilisation de supports calibrés, de grilles optiques et de micromètres pour ajuster les positions ont transformé le télescope d'un appareil d'observation en un outil de mesure précis. [26] [27] [28] [29] Il a également considérablement augmenté la gamme d'événements qui pourraient être observés pour déterminer la longitude.

Le deuxième développement technique important pour la détermination de la longitude était l'horloge à pendule, brevetée par Christiaan Huygens en 1657. [30] Cela a donné une précision d'environ 30 fois par rapport aux horloges mécaniques précédentes - les meilleures horloges à pendule étaient précises à environ 10 secondes par journée. [31] Dès le début, Huygens a prévu que ses horloges soient utilisées pour la détermination de la longitude en mer. [32] [33] Cependant, les horloges à pendule n'ont pas suffisamment bien toléré le mouvement d'un navire et après une série d'essais, il a été conclu que d'autres approches seraient nécessaires. L'avenir des horloges à pendule serait sur terre. Associés aux instruments télescopiques, ils vont révolutionner l'astronomie d'observation et la cartographie dans les années à venir. [34] Huygens a également été le premier à utiliser un spiral comme oscillateur dans une horloge de travail, ce qui a permis de fabriquer des montres portables précises. Mais ce n'est qu'avec les travaux de John Harrison que ces horloges sont devenues suffisamment précises pour être utilisées comme chronomètres de marine. [35]

Le développement du télescope et des horloges précises a élargi la gamme de méthodes qui pourraient être utilisées pour déterminer la longitude. À une exception près (la déclinaison magnétique), ils reposent tous sur un principe commun, qui était de déterminer un temps absolu à partir d'un événement ou d'une mesure et de comparer l'heure locale correspondante à deux endroits différents. (Absolu se réfère ici à une heure qui est la même pour un observateur n'importe où sur terre.) Chaque heure de différence d'heure locale correspond à un changement de longitude de 15 degrés (360 degrés divisés par 24 heures).

Le midi local est défini comme l'heure à laquelle le soleil est au plus haut point du ciel. Ceci est difficile à déterminer directement, car le mouvement apparent du soleil est presque horizontal à midi. L'approche habituelle consistait à prendre le point médian entre deux moments où le soleil était à la même altitude. Avec un horizon dégagé, le point médian entre le lever et le coucher du soleil pourrait être utilisé. [36] La nuit, l'heure locale pourrait être obtenue à partir de la rotation apparente des étoiles autour du pôle céleste, en mesurant soit l'altitude d'une étoile appropriée avec un sextant, soit le transit d'une étoile à travers le méridien à l'aide d'un instrument de transit. [37]

Pour déterminer la mesure du temps absolu, les éclipses lunaires ont continué à être utilisées. Les autres méthodes proposées comprenaient :

Distances lunaires Modifier

C'est la première proposition ayant été suggérée pour la première fois dans une lettre d'Amerigo Vespucci se référant à des observations qu'il a faites en 1499. [38] [39] La méthode a été publiée par Johannes Werner en 1514, [40] et discutée en détail par Petrus Apianus dans 1524. [41] La méthode dépend du mouvement de la lune par rapport aux étoiles "fixes", qui effectue un circuit de 360° en 27,3 jours en moyenne (un mois lunaire), soit un mouvement observé d'un peu plus de 0,5°/heure . Ainsi, une mesure précise de l'angle est requise, puisque 2 minutes d'arc (1/30°) de différence d'angle entre la lune et l'étoile sélectionnée correspondent à une différence de 1° de longitude – 60 milles nautiques à l'équateur. [42] La méthode nécessitait également des tables précises, complexes à construire, puisqu'elles devaient tenir compte de la parallaxe et des différentes sources d'irrégularité de l'orbite de la lune. Ni les instruments de mesure ni les tables astronomiques n'étaient assez précis au début du XVIe siècle. La tentative de Vespucci d'utiliser la méthode l'a placé à 82° à l'ouest de Cadix, alors qu'il était en réalité à moins de 40° à l'ouest de Cadix, sur la côte nord du Brésil. [38]

Satellites de Jupiter Modifier

En 1612, après avoir déterminé les périodes orbitales des quatre satellites les plus brillants de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto), Galilée proposa qu'avec une connaissance suffisamment précise de leurs orbites, on puisse utiliser leurs positions comme une horloge universelle, ce qui rendrait possible la détermination de longitude. Il a travaillé sur ce problème de temps en temps pendant le reste de sa vie.

La méthode nécessitait un télescope, car les lunes ne sont pas visibles à l'œil nu. Pour une utilisation dans la navigation maritime, Galileo a proposé le célatone, un appareil sous la forme d'un casque avec un télescope monté de manière à s'adapter au mouvement de l'observateur sur le navire. [43] Cela a été remplacé plus tard par l'idée d'une paire de coquilles hémisphériques imbriquées séparées par un bain d'huile. Cela fournirait une plate-forme qui permettrait à l'observateur de rester stationnaire pendant que le navire roulait sous lui, à la manière d'une plate-forme à cardan. Pour permettre la détermination du temps à partir des positions des lunes observées, un Jovilabe a été proposé. Il s'agissait d'un ordinateur analogique qui calculait le temps à partir des positions et qui tire son nom de ses similitudes avec un astrolabe. [44] Les problèmes pratiques étaient graves et la méthode n'a jamais été utilisée en mer.

Sur terre, cette méthode s'est avérée utile et précise. Un premier exemple a été la mesure de la longitude du site de l'ancien observatoire de Tycho Brahe sur l'île de Hven. Jean Picard sur Hven et Cassini à Paris a fait des observations au cours de 1671 et 1672, et a obtenu une valeur de 42 minutes 10 secondes (temps) à l'est de Paris, correspondant à 10° 32' 30", environ 12 minutes d'arc (1/5° ) supérieure à la valeur moderne [45]

Pulsations et occultations Modifier

Deux méthodes proposées dépendent des mouvements relatifs de la lune et d'une étoile ou d'une planète. Une impulsion est la distance la moins apparente entre les deux objets, une occultation se produit lorsque l'étoile ou la planète passe derrière la lune - essentiellement un type d'éclipse. Les heures de l'un ou l'autre de ces événements peuvent être utilisées comme mesure du temps absolu de la même manière qu'avec une éclipse lunaire. Edmond Halley a décrit l'utilisation de cette méthode pour déterminer la longitude de Balasore en Inde, en utilisant les observations de l'étoile Aldebaran (l'"il de taureau", étant l'étoile la plus brillante de la constellation du Taureau) en 1680, avec une erreur d'un peu plus d'un demi degré. [46] Il a publié un compte rendu plus détaillé de la méthode en 1717. [47] Une détermination de la longitude utilisant l'occultation d'une planète, Jupiter, a été décrite par James Pound en 1714. [48]

Chronomètres Modifier

La première à suggérer de voyager avec une horloge pour déterminer la longitude, en 1530, fut Gemma Frisius, une médecin, mathématicienne, cartographe, philosophe et luthière des Pays-Bas. L'horloge serait réglée à l'heure locale d'un point de départ dont la longitude était connue, et la longitude de tout autre endroit pourrait être déterminée en comparant son heure locale avec l'heure de l'horloge. [49] [50] : 259 Tandis que la méthode est parfaitement saine, et a été en partie stimulée par les améliorations récentes de la précision des horloges mécaniques, elle nécessite encore un chronométrage beaucoup plus précis que ce qui était disponible à l'époque de Frisius. Le terme chronomètre n'a été utilisé qu'au siècle suivant [51] et il s'écoulera plus de deux siècles avant qu'il ne devienne la méthode standard pour déterminer la longitude en mer. [52]

Déclinaison magnétique Modifier

Cette méthode est basée sur l'observation qu'une aiguille de boussole ne pointe pas en général exactement vers le nord. L'angle entre le nord géographique et la direction de l'aiguille de la boussole (nord magnétique) est appelé déclinaison ou variation magnétique, et sa valeur varie d'un endroit à l'autre. Plusieurs auteurs ont proposé que la taille de la déclinaison magnétique puisse être utilisée pour déterminer la longitude. Mercator a suggéré que le pôle nord magnétique était une île à la longitude des Açores, où la déclinaison magnétique était, à cette époque, proche de zéro. Ces idées ont été soutenues par Michiel Coignet dans son Instruction nautique. [50]

Halley a fait des études approfondies de la variation magnétique au cours de ses voyages sur le rose Amant. Il a publié le premier graphique montrant lignes isogoniques - lignes d'égale déclinaison magnétique - en 1701. [53] L'un des objectifs de la carte était d'aider à déterminer la longitude, mais la méthode a finalement échoué car les changements de déclinaison magnétique au fil du temps se sont avérés trop importants et trop peu fiables pour fournir une base de navigation.

Les mesures de longitude sur terre et sur mer se complètent. Comme Edmond Halley l'a souligné en 1717, "Mais puisqu'il serait inutile de rechercher exactement à quelle longitude se trouve un navire, quand celui du port auquel il est lié est encore inconnu, il serait souhaitable que les princes de la terre faire faire, chacun pour soi, dans les ports et sur les principaux promontoires de leurs États, les observations qui pourraient une fois pour toutes fixer véritablement les limites de la terre et de la mer. [47] Mais les déterminations de longitude sur terre et sur mer ne se sont pas développées en parallèle.

Sur terre, la période allant du développement des télescopes et des horloges à pendule jusqu'au milieu du XVIIIe siècle a vu une augmentation constante du nombre de lieux dont la longitude avait été déterminée avec une précision raisonnable, souvent avec des erreurs de moins d'un degré, et presque toujours dans les limites 2-3°. Dans les années 1720, les erreurs étaient systématiquement inférieures à 1°. [54]

En mer à la même période, la situation était très différente. Deux problèmes se sont avérés insolubles. Le premier était le besoin de résultats immédiats. Sur terre, un astronome de, disons, Cambridge Massachusetts pourrait attendre la prochaine éclipse lunaire qui serait visible à la fois à Cambridge et à Londres régler une horloge à pendule à l'heure locale quelques jours avant l'heure de l'éclipse les événements de l'éclipse envoient le détails outre-Atlantique et attendre des semaines ou des mois pour comparer les résultats avec un collègue londonien qui avait fait des observations similaires calculer la longitude de Cambridge puis envoyer les résultats pour publication, ce qui pourrait être un an ou deux après l'éclipse.[55] Et si Cambridge ou Londres n'avaient aucune visibilité à cause des nuages, attendez la prochaine éclipse. Le navigateur maritime avait besoin des résultats rapidement. Le deuxième problème était l'environnement marin. Faire des observations précises dans une houle océanique est beaucoup plus difficile que sur terre, et les horloges à pendule ne fonctionnent pas bien dans ces conditions. Ainsi, la longitude en mer ne pouvait être estimée qu'à l'estime (DR) – en utilisant des estimations de vitesse et de cap à partir d'une position de départ connue – à une époque où la détermination de la longitude à terre devenait de plus en plus précise.

Afin d'éviter les problèmes liés à la méconnaissance de sa position, les navigateurs ont, dans la mesure du possible, misé sur leur connaissance de la latitude. Ils navigueraient jusqu'à la latitude de leur destination, se tourneraient vers leur destination et suivraient une ligne de latitude constante. Cela s'appelait descendant un westing (si direction ouest, vers l'Est autrement). [56] Cela empêchait un navire de prendre la route la plus directe (un grand cercle) ou une route avec les vents et les courants les plus favorables, prolongeant le voyage de plusieurs jours voire semaines. Cela a augmenté la probabilité de rations courtes, [57] qui pourraient entraîner une mauvaise santé ou même la mort des membres de l'équipage en raison du scorbut ou de la famine, avec un risque résultant pour le navire.

Une célèbre erreur de longitude qui eut des conséquences désastreuses se produisit en avril 1741. George Anson, commandant le HMS Centurion, contournait le cap Horn d'est en ouest. Se croyant passé le cap, il s'est dirigé vers le nord, seulement pour trouver la terre tout droit. Un courant d'est particulièrement fort l'avait placé bien à l'est de sa position à l'estime, et il dut reprendre sa route à l'ouest pendant plusieurs jours. Une fois enfin passé le Horn, il se dirigea vers le nord en direction des îles Juan Fernández, pour s'approvisionner et soulager son équipage, dont beaucoup étaient atteints du scorbut. Arrivé à la latitude de Juan Fernández, il ne sait pas si les îles sont à l'est ou à l'ouest et passe 10 jours à naviguer d'abord vers l'est puis vers l'ouest avant d'atteindre finalement les îles. Pendant ce temps, plus de la moitié de l'équipage du navire est mort du scorbut. [35] [58]

En réponse aux problèmes de navigation, un certain nombre de puissances maritimes européennes ont offert des prix pour une méthode de détermination de la longitude en mer. L'Espagne a été la première, offrant une récompense pour une solution en 1567, et cela a été augmenté à une pension permanente en 1598. La Hollande a offert 30 000 florins au début du 17ème siècle. Aucun de ces prix n'a apporté de solution. [59] : 9

La seconde moitié du XVIIe siècle voit la fondation de deux observatoires, l'un à Paris et l'autre à Londres. L'Observatoire de Paris a été le premier, fondé en tant que ramification de l'Académie des sciences française en 1667. Le bâtiment de l'Observatoire, au sud de Paris, a été achevé en 1672. [60] Les premiers astronomes comprenaient Jean Picard, Christiaan Huygens et Dominique Cassini. [61] : 165-177 L'Observatoire n'a pas été créé pour un projet spécifique, mais s'est rapidement impliqué dans l'étude de la France qui a conduit (après de nombreux retards dus aux guerres et aux ministères antipathiques) à la première carte de France de l'Académie en 1744. L'enquête a utilisé une combinaison de triangulation et d'observations astronomiques, avec les satellites de Jupiter utilisés pour déterminer la longitude. En 1684, des données suffisantes avaient été obtenues pour montrer que les cartes précédentes de la France avaient une erreur de longitude majeure, montrant la côte atlantique trop à l'ouest. En fait, la France s'est avérée beaucoup plus petite qu'on ne le pensait auparavant. [62] [63]

L'Observatoire royal de Greenwich, à l'est de Londres, a été créé quelques années plus tard en 1675 et a été établi explicitement pour résoudre le problème de la longitude. [64] John Flamsteed, le premier astronome royal a été chargé de « s'appliquer avec le plus grand soin et diligence à rectifier les tables des mouvements des cieux et des lieux des étoiles fixes, afin de découvrir le -longitude souhaitée des lieux pour le perfectionnement de l'art de la navigation". [65] : 268 [29] Le travail initial consistait à cataloguer les étoiles et leur position, et Flamsteed a créé un catalogue de 3 310 étoiles, qui a constitué la base des travaux futurs. [65] : 277

Alors que le catalogue de Flamsteed était important, il n'apportait pas en lui-même de solution. En 1714, le Parlement britannique a adopté « une loi prévoyant une récompense publique pour une ou des personnes qui découvriront la longitude en mer » et a mis en place un conseil pour administrer la récompense. Les récompenses dépendaient de la précision de la méthode : de 10 000 £ pour une précision à moins d'un degré de latitude (60 milles marins à l'équateur) à 20 000 £ pour une précision à moins d'un demi-degré. [59] : 9

Ce prix a produit en temps voulu deux solutions viables. Le premier était les distances lunaires, qui nécessitaient une observation attentive, des tableaux précis et des calculs assez longs. Tobias Mayer avait produit des tableaux basés sur ses propres observations de la lune et les a soumis au Conseil en 1755. Ces observations se sont avérées donner la précision requise, bien que les longs calculs requis (jusqu'à quatre heures) aient constitué un obstacle à une utilisation de routine. . La veuve de Mayer a reçu en temps voulu un prix du Conseil. [66] Nevil Maskelyne, l'astronome royal nouvellement nommé qui faisait partie du Conseil de longitude, a commencé avec les tables de Mayer et après ses propres expériences en mer en essayant la méthode de la distance lunaire, a proposé la publication annuelle de prédictions de distance lunaire pré-calculées dans un almanach nautique dans le but de trouver la longitude en mer. Étant très enthousiastes pour la méthode de la distance lunaire, Maskelyne et son équipe d'ordinateurs ont travaillé fiévreusement tout au long de l'année 1766, préparant des tables pour le nouvel Almanach Nautique et les Ephémérides Astronomiques. Publié d'abord avec des données pour l'année 1767, il comprenait des tables quotidiennes des positions du Soleil, de la Lune et des planètes et d'autres données astronomiques, ainsi que des tables de distances lunaires donnant la distance de la Lune au Soleil et neuf étoiles appropriées pour observations lunaires (dix étoiles les premières années). [67] [68] [69] Cette publication est devenue plus tard l'almanach standard pour les marins du monde entier. Puisqu'il était basé sur l'Observatoire royal, il a contribué à l'adoption internationale, un siècle plus tard, du méridien de Greenwich en tant que norme internationale.

La deuxième méthode était l'utilisation du chronomètre. Beaucoup, y compris Isaac Newton, étaient pessimistes quant à la possibilité de développer une horloge de la précision requise. Un degré de longitude équivaut à quatre minutes de temps, [70] donc la précision requise est de quelques secondes par jour. À cette époque, il n'existait aucune horloge capable de maintenir une heure aussi précise tout en étant soumise aux conditions d'un navire en mouvement. John Harrison, un menuisier et horloger du Yorkshire croyait que cela pouvait être fait et a passé plus de trois décennies à le prouver. [59] : 14-27

Harrison a construit cinq chronomètres, dont deux ont été testés en mer. Son premier, H-1, n'a pas été testé dans les conditions requises par le Board of Longitude. Au lieu de cela, l'Amirauté a exigé qu'il voyage à Lisbonne et retour. Il a perdu un temps considérable à l'aller mais s'est très bien comporté au retour, qui ne faisait pas partie de l'épreuve officielle. Le perfectionniste de Harrison l'empêchait de l'envoyer aux Antilles pour l'essai requis (et de toute façon, il était considéré comme trop grand et peu pratique pour être utilisé en service). Il s'est plutôt lancé dans la construction de H-2. Ce chronomètre n'a jamais pris la mer, et a été immédiatement suivi par H-3. Lors de la construction de H-3, Harrison s'est rendu compte que la perte de temps du H-1 à l'aller de Lisbonne était dû au fait que le mécanisme perdait du temps à chaque fois que le navire arrivait en bordant la Manche. Harrison a produit H-4, avec un mécanisme complètement différent qui a fait son essai en mer et a satisfait à toutes les exigences pour le Prix Longitude. Cependant, il n'a pas été décerné le prix par le Conseil et a été contraint de se battre pour sa récompense, recevant finalement le paiement en 1773, après l'intervention du parlement [59] : 26 .

Les Français sont également très intéressés par le problème de la Longitude, et l'Académie examine les propositions et offre également des prix en argent, notamment après 1748. [71] : 160 Initialement les assesseurs sont dominés par l'astronome Pierre Bouguer qui s'oppose à l'idée des chronomètres. , mais après sa mort en 1758, les approches astronomiques et mécaniques ont été envisagées. Deux horlogers dominent, Ferdinand Berthoud et Pierre Le Roy. Quatre essais en mer ont eu lieu entre 1767 et 1772, évaluant les distances lunaires ainsi que divers chronométreurs. Les résultats des deux approches se sont régulièrement améliorés au fur et à mesure des essais, et les deux méthodes ont été jugées adaptées à une utilisation en navigation. [71] : 163-174

Bien que les chronomètres et les distances lunaires se soient avérés être des méthodes pratiques pour déterminer la longitude, il a fallu un certain temps avant que l'un ou l'autre ne soit largement utilisé. Dans les premières années, les chronomètres étaient très chers, et les calculs nécessaires pour les distances lunaires étaient encore complexes et chronophages, malgré le travail de Maskelyne pour les simplifier. Les deux méthodes ont d'abord été utilisées principalement dans des voyages scientifiques et d'arpentage spécialisés. D'après les preuves des journaux de bord des navires et des manuels nautiques, les distances lunaires ont commencé à être utilisées par les navigateurs ordinaires dans les années 1780 et sont devenues courantes après 1790. [72]

Alors que les chronomètres pouvaient traiter les conditions d'un navire en mer, ils pouvaient être vulnérables aux conditions plus difficiles de l'exploration et de l'arpentage terrestres, par exemple dans le nord-ouest américain, et les distances lunaires étaient la principale méthode utilisée par les arpenteurs tels que David Thompson. [73] Entre janvier et mai 1793, il a effectué 34 observations à Cumberland House, en Saskatchewan, obtenant une valeur moyenne de 102° 12' W, à environ 2' (2,2 km) à l'est de la valeur moderne. [74] Chacune des 34 observations aurait nécessité environ 3 heures de calcul. Ces calculs de distance lunaire sont devenus considérablement plus simples en 1805, avec la publication de tables utilisant la méthode Haversine par Josef de Mendoza y Ríos. [75]

L'avantage d'utiliser des chronomètres était que bien que des observations astronomiques soient encore nécessaires pour établir l'heure locale, les observations étaient plus simples et moins exigeantes en termes de précision. Une fois l'heure locale établie et les corrections nécessaires apportées à l'heure du chronomètre, le calcul pour obtenir la longitude était simple. L'inconvénient du coût est devenu progressivement moins que les chronomètres ont commencé à être fabriqués en quantité. Les chronomètres utilisés n'étaient pas ceux de Harrison. D'autres fabricants, en particulier Thomas Earnshaw, qui a développé l'échappement à détente à ressort [76], ont simplifié la conception et la production des chronomètres. De 1800 à 1850, alors que les chronomètres sont devenus plus abordables et fiables, ils ont de plus en plus remplacé la méthode de la distance lunaire.

Les chronomètres devaient être vérifiés et réinitialisés à intervalles réguliers. Sur de courts voyages entre des lieux de longitude connue, cela ne posait pas de problème. Pour les voyages plus longs, en particulier pour les levés et l'exploration, les méthodes astronomiques ont continué à être importantes. Un exemple de la façon dont les chronomètres et les lunaires se complétaient dans les travaux d'arpentage est le tour de l'Australie de Matthew Flinders en 1801-3. En arpentant la côte sud, Flinders a commencé à King George Sound, un endroit connu d'après l'enquête précédente de George Vancouver. Il a longé la côte sud, utilisant des chronomètres pour déterminer la longitude des caractéristiques le long du chemin. Arrivé à la baie qu'il nomma Port Lincoln, il installa un observatoire côtier et détermina la longitude à partir de trente ensembles de distances lunaires. Il a ensuite déterminé l'erreur du chronomètre et recalculé toutes les longitudes des emplacements intermédiaires. [77]

Les navires transportaient souvent plus d'un chronomètre. Deux prévoyaient une double redondance modulaire, permettant une sauvegarde si l'un devait cesser de fonctionner, mais ne permettant aucune correction d'erreur si les deux affichaient une heure différente, car en cas de contradiction entre les deux chronomètres, il serait impossible de savoir lequel était faux (la détection d'erreur obtenue reviendrait à n'avoir qu'un seul chronomètre et à le vérifier périodiquement : tous les jours à midi à l'estime). Trois chronomètres fournissaient une triple redondance modulaire, permettant une correction d'erreur si l'un des trois était erroné, de sorte que le pilote prendrait la moyenne des deux avec des lectures plus proches (vote de précision moyenne). Il y a un vieil adage à cet effet, déclarant : « Ne jamais aller en mer avec deux chronomètres, en prendre un ou trois. [78] Certains navires transportaient plus de trois chronomètres – par exemple, le HMS Beagle portait 22 chronomètres. [79]

En 1850, la grande majorité des navigateurs océaniques du monde entier avaient cessé d'utiliser la méthode des distances lunaires. Néanmoins, les navigateurs experts ont continué à apprendre les lunaires jusqu'en 1905, bien que pour la plupart, il s'agissait d'un exercice de manuel car ils étaient une exigence pour certaines licences. Littlehales a noté en 1909 : « Les tables de distance lunaire ont été omises du Connaissance des Temps pour l'année 1905, après avoir conservé leur place dans les éphémérides officielles françaises pendant 131 ans et des Almanach nautique pour 1907, après avoir été présenté annuellement depuis l'année 1767, date de la publication des tables de Maskelyne." [80]

L'arpentage terrestre continue d'utiliser un mélange de méthodes de triangulation et d'astronomie, auquel s'ajoute l'utilisation de chronomètres une fois qu'ils sont devenus facilement disponibles. Une première utilisation des chronomètres dans l'arpentage a été signalée par Simeon Borden dans son étude du Massachusetts en 1846. Après avoir vérifié la valeur de Nathaniel Bowditch pour la longitude de la State House à Boston, il a déterminé la longitude de la First Congregational Church à Pittsfield, transportant 38 chronomètres sur 13 excursions entre les deux sites. [81] Les chronomètres ont également été transportés sur des distances beaucoup plus longues. Par exemple, l'US Coast Survey a organisé des expéditions en 1849 et 1855 dans lesquelles un total de plus de 200 chronomètres ont été expédiés entre Liverpool et Boston, non pas pour la navigation, mais pour obtenir une détermination plus précise de la longitude de l'Observatoire de Cambridge, Massachusetts, et ainsi pour ancrer l'US Survey au méridien de Greenwich. [82] : 5

Les premiers télégraphes fonctionnels ont été établis en Grande-Bretagne par Wheatstone et Cooke en 1839, et aux États-Unis par Morse en 1844. L'idée d'utiliser le télégraphe pour transmettre un signal horaire pour la détermination de la longitude a été suggérée par François Arago à Morse en 1837, [83 ] et le premier test de cette idée a été fait par le capitaine Wilkes de l'US Navy en 1844, sur la ligne Morse entre Washington et Baltimore. Deux chronomètres ont été synchronisés et emmenés dans les deux bureaux télégraphiques pour effectuer le test et vérifier que l'heure était correctement transmise. [84]

La méthode fut bientôt utilisée dans la pratique pour la détermination de la longitude, en particulier par le U.S. Coast Survey, et sur des distances de plus en plus longues à mesure que le réseau télégraphique s'étendait à travers l'Amérique du Nord. De nombreux défis techniques ont été relevés. Initialement, les opérateurs envoyaient des signaux manuellement et écoutaient les clics sur la ligne et les comparaient aux tics d'horloge, estimant des fractions de seconde. Les horloges à coupure de circuit et les enregistreurs à plume ont été introduits en 1849 pour automatiser ces processus, entraînant de grandes améliorations en termes de précision et de productivité. [85] : 318–330 [86] : 98–107

Une grande expansion du "réseau télégraphique de longitude" était due à l'achèvement réussi du câble télégraphique transatlantique entre S.W. L'Irlande et la Nouvelle-Écosse en 1866. [82] Un câble de Brest en France à Duxbury Massachusetts a été achevé en 1870, et a permis de vérifier les résultats par un itinéraire différent. Dans l'intervalle, les parties terrestres du réseau s'étaient améliorées, y compris l'élimination des répéteurs. Les comparaisons de la différence entre Greenwich et Cambridge Massachusetts ont montré des différences entre les mesures de 0,01 seconde de temps, avec une erreur probable de ± 0,04 seconde, équivalant à 45 pieds. [86] : 175 Résumant le net en 1897, Charles Schott a présenté un tableau des principaux emplacements à travers les États-Unis dont les emplacements avaient été déterminés par télégraphie, avec les dates et les appariements, et l'erreur probable. [87] [88] Le filet a été étendu dans le nord-ouest américain avec une connexion télégraphique à l'Alaska et à l'ouest du Canada. Les liaisons télégraphiques entre Dawson City, Yukon, Fort Egbert, Alaska, et Seattle et Vancouver ont été utilisées pour fournir une double détermination de la position du 141e méridien où il a traversé le fleuve Yukon, et ainsi fournir un point de départ pour un relevé de la frontière entre les États-Unis et le Canada au nord et au sud entre 1906 et 1908 [89] [90]

La marine américaine a étendu le Web aux Antilles et à l'Amérique centrale et du Sud au cours de quatre expéditions dans les années 1874-90. Une série d'observations reliait Key West, en Floride, aux Antilles et à Panama City. [92] Un deuxième couvrait des localités au Brésil et en Argentine, et également relié à Greenwich via Lisbonne. [93] Le troisième a couru de Galveston, Texas, à travers le Mexique et l'Amérique centrale, y compris Panama, et jusqu'au Pérou et au Chili, se connectant à l'Argentine via Cordoba. [91] Le quatrième a ajouté des emplacements au Mexique, en Amérique centrale et aux Antilles, et a étendu la chaîne à Curaçao et au Venezuela. [94]

À l'est de Greenwich, des déterminations télégraphiques de la longitude ont été effectuées en Égypte, y compris Suez, dans le cadre des observations du transit de Vénus en 1874 dirigées par Sir George Airy, l'astronome royal britannique. [95] [96] Les observations télégraphiques faites dans le cadre de la Grande enquête trigonométrique de l'Inde, y compris Madras, ont été liées à Aden et Suez en 1877. [97] [96] En 1875, la longitude de Vladivostok en Sibérie orientale a été déterminée par liaison télégraphique avec Saint-Pétersbourg. La marine américaine a utilisé Suez, Madras et Vladivostok comme points d'ancrage pour une chaîne de déterminations prises en 1881-1882, qui s'étendait à travers le Japon, la Chine, les Philippines et Singapour. [98]

Le réseau télégraphique a fait le tour du globe en 1902 avec la connexion de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande au Canada via la All Red Line. Cela a permis une double détermination des longitudes d'est et d'ouest, qui s'accordaient à moins d'une seconde d'arc (1/15 seconde de temps). [99]

Le réseau télégraphique de longitude était moins important en Europe occidentale, qui avait déjà été pour la plupart étudiée en détail à l'aide de la triangulation et des observations astronomiques. Mais la "méthode américaine" a été utilisée en Europe, par exemple dans une série de mesures pour déterminer la différence de longitude entre les observatoires de Greenwich et de Paris avec une plus grande précision qu'auparavant. [100]

Marconi a obtenu son brevet pour la télégraphie sans fil en 1897. [101] Le potentiel d'utilisation des signaux horaires sans fil pour déterminer la longitude était bientôt apparent. [102]

La télégraphie sans fil a été utilisée pour étendre et affiner le réseau télégraphique de longitude, donnant potentiellement une plus grande précision et atteignant des emplacements qui n'étaient pas connectés au réseau télégraphique câblé. Une première détermination fut celle entre Potsdam et le Brocken en Allemagne, une distance d'environ 100 milles, en 1906. [103] En 1911, les Français déterminèrent la différence de longitude entre Paris et Bizerte en Tunisie, une distance de 920 milles, et en 1913-14 une détermination transatlantique a été faite entre Paris et Washington. [104]

Les premiers signaux horaires sans fil pour l'utilisation des navires en mer ont commencé en 1907, à Halifax, en Nouvelle-Écosse. [105] Les signaux horaires ont été transmis depuis la Tour Eiffel à Paris à partir de 1910. [106] Ces signaux permettaient aux navigateurs de vérifier et d'ajuster fréquemment leurs chronomètres. [107] [108] Une conférence internationale en 1912 a alloué des heures à diverses stations sans fil du monde entier pour transmettre leurs signaux, permettant une couverture quasi mondiale sans interférence entre les stations. [106] Des signaux horaires sans fil ont également été utilisés par des observateurs terrestres sur le terrain, en particulier des arpenteurs et des explorateurs. [109]

Les systèmes de radionavigation se sont généralisés après la Seconde Guerre mondiale. Plusieurs systèmes ont été développés, notamment le Decca Navigator System, le garde-côte américain LORAN-C, le système international Omega et les soviétiques Alpha et CHAYKA. Les systèmes dépendaient tous des transmissions des balises de navigation fixes. Un récepteur de bord a calculé la position du navire à partir de ces transmissions. [110] Ces systèmes ont été les premiers à permettre une navigation précise lorsque les observations astronomiques ne pouvaient pas être faites en raison d'une mauvaise visibilité, et sont devenus la méthode établie pour la navigation commerciale jusqu'à l'introduction des systèmes de navigation par satellite au début des années 1990.

Dans le brouillard le plus dense ou l'obscurité de la nuit, sans boussole ou autres instruments d'orientation, ou une pièce d'horlogerie, il sera possible de guider un navire le long du chemin le plus court ou orthodromique, pour lire instantanément la latitude et la longitude, l'heure, la distance de n'importe quel point, ainsi que la vitesse et la direction réelles du mouvement. [111]

Sa prédiction a été réalisée en partie avec des systèmes de radionavigation et complètement avec des systèmes informatiques modernes basés sur le GPS.


Réponses à vos questions sur les ondes gravitationnelles

Les lecteurs de Gizmodo ont posé beaucoup de bonnes questions sur la grande annonce d'hier sur la découverte des ondes gravitationnelles. Et le Dr Amber Stuver de l'observatoire LIGO Livingston en Louisiane est ici aujourd'hui avec quelques réponses.

Lecteurs de Gizmodo : Jusqu'à présent, une énorme quantité de travail a été consacrée à la détection d'une seule onde gravitationnelle et c'est une énorme percée. Il semble bien que cela pourrait ouvrir de nombreuses nouvelles possibilités passionnantes en astronomie - mais cette première détection est-elle "simplement" une preuve que la détection en elle-même est possible ou serez-vous déjà en mesure d'en tirer d'autres avancées scientifiques ? Qu'espérez-vous en faire à l'avenir ? Y aura-t-il des méthodes plus simples pour détecter ces ondes à l'avenir ?

Stuver: C'est en effet la première détection, ce qui est une percée, mais le but a toujours été d'utiliser les ondes gravitationnelles pour faire de la nouvelle astronomie. Au lieu de regarder dans l'univers pour voir la lumière, nous sommes maintenant capables de ressentir les très petits changements de gravité causés par certaines des choses les plus grandes, les plus violentes et (à mon avis) les plus intéressantes de l'univers, y compris des choses que la lumière ne fera jamais. être en mesure de nous apporter des informations sur.

Nous avons pu faire ce nouveau type d'astronomie en utilisant les ondes de cette première détection. En utilisant ce que nous savons déjà sur la relativité générale, nous pouvons prédire à quoi ressemblent les ondes gravitationnelles d'objets tels que les trous noirs ou les étoiles à neutrons. Le signal que nous avons trouvé correspond à ce qui est prédit pour une paire de trous noirs, l'un 36 fois plus massif que notre Soleil et l'autre 29 fois, orbitant l'un autour de l'autre de plus en plus vite à mesure qu'ils se rapprochent. Enfin, ils fusionnent en un seul trou noir. Donc, non seulement c'était la première détection d'ondes gravitationnelles, mais c'était aussi la première observation directe de trous noirs puisque la lumière ne peut pas être utilisée pour les observer (seulement comment la matière qui les entoure se déplace).

Comment être certain que les effets extérieurs (comme les vibrations) n'affectent pas les résultats ?

Stuver: Chez LIGO, nous enregistrons beaucoup plus de données liées à notre environnement et à nos équipements que de données pouvant contenir un signal d'onde gravitationnelle. La raison en est que nous voulons être aussi sûrs que possible que les effets extérieurs ne nous font pas croire que nous avons découvert une onde gravitationnelle. Si le sol bougeait d'une quantité anormale au moment où nous pensons voir un signal d'onde gravitationnelle, nous le rejetterons probablement en tant que candidat à la détection.

Une autre mesure que nous prenons pour ne pas voir quelque chose par accident est que les deux détecteurs LIGO doivent voir le même signal dans le laps de temps qu'il faudrait à une onde gravitationnelle pour se déplacer entre les deux installations. La durée maximale de ce trajet est d'environ 10 millisecondes. Pour être considéré comme une détection potentielle, nous devons voir un signal avec la même forme et presque au même moment et les données supplémentaires que nous recueillons de notre environnement doivent être exemptes d'anomalies.

Il existe également de nombreux autres tests qu'un candidat à la détection doit réussir avant de considérer qu'il s'agit d'une détection valide, mais ce sont les bases.

Existe-t-il un moyen pratique pour nous de générer des ondes de gravité qui pourraient être détectées par un appareil comme celui-ci ? Pour que nous puissions construire une radio ou un laser à gravité ?

Stuver: Ce que vous suggérez est exactement ce que Heinrich Hertz a fait à la fin des années 1880 pour détecter les ondes électromagnétiques sous forme d'ondes radio. Cependant, la gravité est la plus faible des forces fondamentales qui maintiennent l'univers ensemble. Pour cette raison, déplacer des masses dans un laboratoire ou une autre installation créera des ondes gravitationnelles, mais elles seront trop faibles pour des détecteurs même sensibles comme LIGO. Pour rendre les vagues suffisamment fortes, nous aurions besoin de faire tourner un haltère à des vitesses si élevées qu'il déchirerait tout matériau connu au cours du processus. Le prochain endroit où rechercher de grandes quantités de masse se déplaçant extrêmement rapidement est l'univers et c'est pourquoi nous construisons des détecteurs qui ciblent ces sources lointaines.

Cette confirmation va-t-elle changer notre avenir ? Pourrait-on exploiter la puissance de ces ondes pour l'exploration spatiale par exemple ? Serait-il possible de communiquer via ces ondes ?

Stuver: En raison de la quantité de masse qui doit se déplacer avec une accélération extrême pour produire des détecteurs d'ondes gravitationnelles comme LIGO peut détecter, le seul mécanisme connu pour cela est des paires d'étoiles à neutrons ou de trous noirs en orbite juste avant de fusionner en un seul (il y a d'autres sources aussi, mais cela fonctionne pour notre discussion). Les chances qu'il y ait une civilisation avancée avec les moyens de manipuler la matière comme celle-ci sont incroyablement faibles. Même si ces civilisations existaient, il existe des moyens beaucoup plus efficaces de communiquer avec nous. Personnellement, je ne pense pas que cela se terminerait bien pour nous si nous rencontrions une civilisation capable d'utiliser les ondes gravitationnelles comme moyen de communication, car elles seraient également capables de nous détruire facilement.

Les ondes de gravité sont-elles cohérentes ? Peut-on les rendre cohérents ? Peuvent-ils être concentrés ? Quel serait l'effet sur un objet massif d'être soumis à un faisceau de gravité focalisé ? Cet effet pourrait-il être utilisé pour améliorer les accélérateurs de particules ?

Stuver: Certains types d'ondes gravitationnelles peuvent être cohérentes. Considérons une étoile à neutrons presque parfaitement sphérique. S'il tourne rapidement, de petites déformations de moins d'un pouce produiront des ondes gravitationnelles d'une fréquence très cohérente les rendant cohérentes. Mais il est très difficile de focaliser les ondes gravitationnelles car l'univers leur est transparent, c'est-à-dire que les ondes gravitationnelles traversent la matière et en ressortent inchangées. Vous auriez besoin de changer la trajectoire d'au moins une partie des ondes gravitationnelles afin de les focaliser. Il peut exister une forme exotique de lentille gravitationnelle qui pourrait au moins partiellement focaliser les ondes gravitationnelles, mais celles-ci seraient difficiles, voire impossibles, à utiliser dans un but précis. S'ils pouvaient être concentrés, ils sont encore si faibles que je ne connais pas d'application pratique qu'ils pourraient avoir. Mais c'est aussi ce qu'ils ont dit à propos des lasers, qui ne sont que de la lumière cohérente focalisée, alors qui sait ?

Quelle est la vitesse d'une onde gravitationnelle ? A-t-il une masse ? S'il n'a pas de masse, est-il possible qu'il se déplace plus vite que la vitesse de la lumière ?

Stuver : On s'attend à ce que les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière. C'est la vitesse qui est impliquée par la relativité générale. Cependant, des expériences comme LIGO permettront de tester cela. Il est possible qu'ils puissent voyager plus lentement mais très près de la vitesse de la lumière. Si tel est le cas, alors la particule théorique associée à la gravité (et de quoi sont constituées les ondes gravitationnelles) appelée graviton aurait une masse. Puisque la gravité agit entre les masses, cela ajouterait des complications à la théorie. Les complications ne le rendent pas impossible, juste improbable. C'est un excellent exemple de l'utilisation du rasoir d'Occam : l'explication la plus simple est généralement la bonne.

À quelle distance faut-il être de ce genre de fusion de trous noirs pour vivre pour raconter l'histoire ?

Stuver: Pour le binaire trou noir que nous avons détecté avec les ondes gravitationnelles, ils ont produit un changement maximum dans la longueur de nos 4 km (

2,5 mi) bras longs [de] 1x10 -18 mètres (soit 1/1000 du diamètre d'un proton). Nous estimons également que ces trous noirs se trouvaient à 1,3 milliard d'années-lumière.

Supposons maintenant que nous sommes à 2 m (

6,5 pieds) de haut et flottant à l'extérieur des trous noirs à une distance égale à la distance de la Terre au Soleil. J'estime que vous vous sentiriez alternativement écrasé et étiré d'environ 165 nm (votre taille change de plus que cela au cours de la journée en raison de la compression de vos vertèbres pendant que vous êtes debout). C'est plus que survivable.

En utilisant ce nouveau sens pour écouter le cosmos, quels sont les grands domaines sur lesquels les scientifiques se concentrent pour en savoir plus sur l'univers ?

Stuver: Le potentiel est vraiment inconnu, ce qui signifie qu'il y aura beaucoup plus de domaines que nous n'en avons même si jusqu'à présent. Plus nous en apprendrons sur l'univers, meilleures seront les questions auxquelles nous pourrons répondre avec les ondes gravitationnelles. Quelques-uns sont ci-dessous :

· Quelle est la cause des sursauts gamma ?

· Comment la matière se comporte-t-elle dans l'environnement extrême d'une étoile qui s'effondre ?

· Comment se sont passés les premiers instants après le Big Bang ?

· Comment se comporte la matière dans les étoiles à neutrons ?

Mais ce qui m'intéresse vraiment, c'est de découvrir des ondes gravitationnelles que nous n'avions pas anticipées. Chaque fois que les humains ont observé l'univers d'une nouvelle manière, nous avons toujours découvert quelque chose d'inattendu qui a révolutionné notre compréhension de l'univers. Je veux trouver ces ondes gravitationnelles et trouver quelque chose que nous n'aurions même pas pu imaginer auparavant.

Cela aura-t-il un impact sur la possibilité de créer un véritable lecteur de distorsion ?

Stuver : Étant donné que les ondes gravitationnelles n'ont pas d'interaction significative avec la matière, il n'y a vraiment aucun moyen de les utiliser pour propulser la matière. Même si vous le pouviez, une onde gravitationnelle ne pourrait voyager qu'à la vitesse de la lumière. Les utiliser comme moyen d'alimenter un lecteur de distorsion pour aller plus vite que la vitesse de la lumière n'est pas possible. J'aimerais que ce soit le cas !

Quelles sont les implications maintenant sur les dispositifs anti-gravité?

Stuver: Pour un dispositif anti-gravité, nous aurions besoin de transformer la force gravitationnelle attractive en une force répulsive. Alors qu'une onde gravitationnelle est un changement de gravité qui se propage, ce changement ne devient jamais répulsif (c'est-à-dire négatif).

La gravité est toujours attrayante parce que la masse négative ne semble pas exister. Après tout, il existe des charges électriques positives et négatives, des pôles magnétiques nord et sud, mais seulement une masse positive. Pourquoi? S'il y avait une masse négative, une balle faite de cette substance tomberait au lieu de tomber. Il serait repoussé de la masse positive de la Terre.

Qu'est-ce que cela signifie pour la possibilité de voyager dans le temps et de se téléporter ? Pourrions-nous trouver des applications pratiques pour ce phénomène au-delà de l'apprentissage de l'univers ?

Stuver: À l'heure actuelle, les meilleures façons de voyager dans le temps (et seulement dans le futur) sont de voyager aller-retour à presque la vitesse de la lumière (c'est le double paradoxe de la relativité restreinte) ou de se déplacer dans une zone avec une gravité beaucoup plus élevée (c'est comme le voyage dans le temps de la relativité générale qui a été présenté sur Interstellaire). Étant donné qu'une onde gravitationnelle est un changement de gravité qui se propage, il y aura de très petites fluctuations de la vitesse du temps, mais comme les ondes gravitationnelles sont intrinsèquement faibles, les fluctuations temporelles le sont également. Bien que je ne puisse pas penser à une application pratique vers le voyage dans le temps (ou la téléportation), j'ai appris à ne jamais dire jamais (mais ne retenez pas votre souffle non plus).

Anticipez-vous un jour où nous cesserons de confirmer Einstein et commencerons à découvrir à nouveau une étrangeté inattendue ? Au moins en termes de physique cosmologique, on a parfois l'impression de vivre dans un monde où Nostradamus écrivait clairement et en anglais.

Stuver: Absolument! Puisque la gravité est la plus faible des forces, elle est aussi la plus difficile à tester. Jusqu'à présent, chaque fois que la relativité d'Einstein a été mise à l'épreuve, il a prédit avec précision les résultats de ces expériences. Même les tests de relativité générale que nous avons pu faire avec les ondes gravitationnelles que nous avons détectées ont confirmé la relativité générale. Mais je m'attends à ce que nous puissions commencer à tester des détails si fins de la théorie (peut-être avec des ondes gravitationnelles ou d'autres moyens) que nous commencerons à voir des choses « drôles », comme avoir les résultats d'une expérience très proches de ce que était prévu, mais pas exactement. Cela ne signifiera pas que la relativité est fausse, il faudra peut-être affiner certains de ses détails.

Chaque fois que nous répondons à une question sur la nature, cela mène à plus. Finalement, nous aurons des questions qui seront « plus » que ce que la relativité générale peut expliquer complètement. C'est ce qui rend le métier de scientifique passionnant.

Pouvez-vous expliquer comment cette découverte se rapporte/affecte la théorie du champ unifié ? Sommes-nous plus près de le confirmer ou plus près de le démystifier ?

Stuver: À l'heure actuelle, les résultats de la découverte que nous avons faite se concentrent principalement sur les tests et la confirmation de la relativité générale. La théorie des champs unifiés cherche à développer une théorie qui puisse expliquer la physique du très petit (mécanique quantique) et du très grand (relativité générale). À l'heure actuelle, ces deux théories peuvent être généralisées pour expliquer l'échelle du monde dans lequel nous vivons, mais pas au-delà. Étant donné que cela se concentre sur la physique du très grand, cette découverte à elle seule ne peut pas faire grand-chose pour nous faire avancer vers une théorie unifiée. Mais à mesure que nous en apprenons davantage, ce n'est pas hors de question. À l'heure actuelle, le domaine de la physique des ondes gravitationnelles vient de naître. Au fur et à mesure que nous en apprendrons davantage, nous pourrons éventuellement l'étendre pour travailler vers une théorie unifiée. Mais nous devons marcher avant de pouvoir courir.

Maintenant que nous écoutons les ondes de gravité, quelle est la chose la plus scandaleuse que nous pourrions entendre qui pourrait faire perdre aux scientifiques leur merde collective ? (1) Motifs/structure non naturels ? (2) Source d'onde de gravité d'une région dont nous étions certains qu'elle était vide ? (3) Rick Astley - Tu ne vas jamais t'abandonner ?

Stuver: Dès que j'ai lu votre question, j'ai tout de suite pensé à la scène dans Contacter où le radiotélescope capte des motifs de nombres premiers. Ce n'est pas quelque chose qui se produirait naturellement (du moins ce à quoi quelqu'un a-t-il encore pensé). Donc, le modèle/la structure non naturelle que vous suggérez est quelque chose que je pense être le plus probable.

Je ne suis pas sûr que nous soyons jamais sûrs qu'une certaine partie de l'espace soit vide. Après tout, le système de trou noir que nous avons trouvé était isolé et aucune lumière ne viendrait jamais de cette région, mais nous y avons quand même trouvé des ondes gravitationnelles.

Maintenant la musique… Je me spécialise dans la séparation des signaux d'ondes gravitationnelles du bruit de type statique que nous mesurons constamment à partir des influences environnementales. Si je trouvais la musique comme une onde gravitationnelle, en particulier la musique que j'ai entendue auparavant, je saurais que j'étais la cible d'une farce. Mais de la musique qui n'a jamais été entendue sur Terre auparavant… Cela se classerait là-haut avec la séquence de nombres premiers de Contacter.

Puisque l'expérience détecte l'onde par un changement de distance entre deux emplacements, l'amplitude est-elle plus grande dans une direction que dans l'autre ? IOW, les lectures impliquent-elles que l'univers change de taille ? Et si oui, cela confirme-t-il l'expansion, ou quelque chose d'inattendu ?

Stuver: Nous aurions besoin d'observer de nombreuses ondes gravitationnelles provenant de nombreuses directions différentes dans l'univers avant de pouvoir commencer à répondre à cela. En astronomie, cela crée un modèle de population. Combien de choses différentes se trouvent où ? C'est la question principale. Une fois que nous aurons de nombreuses observations et que nous commençons à voir des modèles inégaux, comme il y en a beaucoup plus de ce type d'onde gravitationnelle provenant d'une certaine partie de l'univers et presque jamais ailleurs, ce serait un résultat extrêmement intéressant. Certains schémas pourraient confirmer l'expansion (dont nous sommes déjà très sûrs) ou d'autres phénomènes auxquels nous n'avons pas encore pensé. Mais nous devons d'abord voir beaucoup plus d'ondes gravitationnelles.

Je n'ai pas le temps de lire l'article, mais j'ai lu le post précédent aujourd'hui, et il n'expliquait pas comment, exactement, ils savaient que les vagues mesurées étaient dues à ces deux trous noirs supermassifs. Comment peuvent-ils savoir précisément ce qui a causé l'une des ondes qu'ils mesurent ?

Stuver: Les méthodes d'analyse des données ont utilisé un catalogue de signaux d'ondes gravitationnelles prédits à comparer à nos données. S'il existe une forte corrélation avec l'une de ces prédications, ou modèles, alors nous savons non seulement qu'il s'agit d'une onde gravitationnelle candidate, mais nous savons également quel système l'a fabriqué à partir de quel système a été utilisé pour créer le modèle.

Chaque manière différente de créer une onde gravitationnelle, des trous noirs fusionnant (comme cette découverte), des étoiles en orbite, des étoiles mourant dans des explosions ou créant des trous noirs, tout cela aura des formes différentes. Lorsque nous détectons une onde gravitationnelle, nous utilisons ces formes telles que prédites par la relativité générale pour déterminer ce qui l'a provoquée.

Comment savons-nous que ces ondes proviennent de la collision de deux trous noirs et non d'un autre événement ? est-il possible d'avoir une idée de l'endroit/du moment où l'événement s'est produit avec un certain degré de précision ?

Stuver: Une fois que nous savons quel système a produit l'onde gravitationnelle, nous pouvons prédire la force de l'onde gravitationnelle près de l'endroit où elle a été produite. En mesurant sa force une fois sur Terre et en comparant notre mesure à la force prévue à la source, nous pouvons calculer à quelle distance se trouve la source. Étant donné que les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière, nous pouvons également calculer combien de temps les ondes gravitationnelles ont voyagé vers la Terre.

Pour le système de trou noir que nous avons découvert, nous avons mesuré une variation maximale de la longueur des bras de LIGO de 1/1000 du diamètre d'un proton. Pour ce système, cela le place à environ 1,3 milliard d'années-lumière. Ainsi, l'onde gravitationnelle découverte en septembre et annoncée hier est en route vers nous depuis 1,3 milliard d'années. C'était avant la formation de la vie animale sur Terre, mais après la formation de la vie multicellulaire.

Au cours de l'annonce, il a été fait mention d'autres détecteurs pour examiner des périodes d'onde plus longues - certains des graphiques montrés impliquent qu'il s'agirait de détecteurs spatiaux. Pouvez-vous donner plus de détails sur ces détecteurs plus grands : où en sommes-nous dans la mise en œuvre, quels défis supplémentaires nous devons relever pour les créer, combien de temps il faudra pour les mettre en ligne, quels types d'informations ils pourraient fournir par rapport à LIGO ?

Stuver: Il y a bien un détecteur spatial en préparation. Elle s'appelle LISA (Laser InterferometerSpace Antenna) . Puisqu'il serait dans l'espace, il serait sensible aux ondes gravitationnelles à basse fréquence que les détecteurs au sol ne seraient pas dus aux vibrations naturelles de la Terre. C'est un énorme défi technologique puisque ces satellites doivent être plus loin de la Terre que les humains ne l'ont jamais été. Cela signifie que si quelque chose fonctionne mal, nous ne pouvons pas envoyer d'astronautes pour le réparer comme nous l'avons fait avec Hubble dans les années 1990. Pour tester les technologies nécessaires, une mission appelée LISA Pathfinder a été lancée en décembre 2015. Jusqu'à présent, elle a terminé tous ses tests avec succès, mais cette mission n'est pas encore terminée.

Les ondes gravitationnelles peuvent-elles être traduites en ondes sonores ? Et si oui, à quoi cela ressemblerait-il ?

Stuver: Absolument. Bien sûr, vous ne pouvez pas entendre seulement une onde gravitationnelle. Mais si vous prenez le signal et le faites passer par des haut-parleurs, vous pouvez l'entendre.

Que pouvons-nous faire avec ces informations ? D'autres objets astronomiques de masse importante émettent-ils ces ondes ? Cela peut-il être utilisé pour trouver des planètes ou simplement des trous noirs ?

Stuver: Il n'y a pas que la masse qui compte lorsqu'on cherche des ondes gravitationnelles (bien que plus, c'est mieux). C'est aussi l'accélération que subit l'objet. Les trous noirs que nous avons découverts tournaient les uns autour des autres à environ 60% de la vitesse de la lumière lorsqu'ils ont fusionné. C'est pourquoi nous avons pu les détecter au fur et à mesure de leur fusion. Mais il n'y a plus d'ondes gravitationnelles venant d'eux maintenant qu'ils se sont installés en une masse avec peu de mouvement.

Ainsi, tout ce qui se déplace très rapidement peut produire des ondes gravitationnelles que nous pouvons détecter.

Les exoplanètes sont beaucoup moins susceptibles d'avoir la masse ou l'accélération pour produire des ondes gravitationnelles détectables. (Je ne dis pas qu'ils ne font pas d'ondes gravitationnelles, juste qu'elles ne sont pas assez fortes ou à la bonne fréquence pour que nous puissions les détecter). Même si une exoplanète était suffisamment massive pour produire des ondes gravitationnelles détectables, les accélérations qu'elle devrait subir déchireraient probablement la planète. C'est d'autant plus un problème que les planètes les plus massives ont tendance à être des géantes gazeuses.


Fuseaux horaires

Avec l'établissement du méridien principal et de la longitude zéro degré à Greenwich, la conférence a également établi des fuseaux horaires. En établissant le premier méridien et la longitude zéro degré à Greenwich, le monde a ensuite été divisé en 24 fuseaux horaires (puisque la terre met 24 heures pour tourner sur son axe) et ainsi chaque fuseau horaire a été établi tous les quinze degrés de longitude, pour un total de 360 ​​degrés dans un cercle.

L'établissement du premier méridien à Greenwich en 1884 a établi de façon permanente le système de latitude et de longitude et les fuseaux horaires que nous utilisons à ce jour. La latitude et la longitude sont utilisées dans le GPS et constituent le principal système de coordonnées pour la navigation sur la planète.


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