Astronomie

Y a-t-il toujours un décalage vers le rouge lors du déplacement perpendiculaire à la direction d'incidence ?

Y a-t-il toujours un décalage vers le rouge lors du déplacement perpendiculaire à la direction d'incidence ?


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Cette réponse suggère que lorsqu'il y a une vitesse radiale nulle… il n'y aura pas de décalage Doppler mais il est peu probable qu'il soit conçu comme précis et absolu.

Je me souviens avoir lu quelque chose comme ça dans un post ici mais je ne le trouve pas. Alors qu'au premier ordre, il n'y a pas de décalage de fréquence lors du déplacement perpendiculaire (nous ne nous attendrions pas à ce qu'il y ait une symétrie, c'est-à-dire dans quel sens? Vers le haut ou vers le bas?) Je pense qu'il y a un effet de second ordre qui est un décalage Doppler associé au petit changement d'angle dû à une aberration astronomique.

Question: Est-ce une chose ? Si oui, quelle serait l'expression du décalage de fréquence et comment s'appelle-t-il ? Si l'ampleur de chaque effet est $|v/c|$ est-ce toujours un décalage vers le rouge et simplement

$$Delta f/f = -frac{v^2}{c^2}?$$


Puisqu'un objet se déplaçant perpendiculairement à une « ligne de visée » donnée a un intervalle , il y a un décalage Doppler, bleu à l'approche et rouge à la sortie.

Le décalage tombe à zéro au point de franchir la ligne de visée car à cet instant la vitesse radiale est nulle, comme vous l'avez suggéré. Ainsi, la magnitude générale est calculée à l'aide de la trigonométrie : la plage est effectivement l'hypoténuse et la branche cosinus est la distance jusqu'au point de croisement. La jambe sinusoïdale est la distance le long de la ligne de déplacement de l'objet entre l'objet et le point de croisement. Différencier pour obtenir le delta (plage)/delta (temps) .


Oui, il y a un décalage Doppler relativiste transverse. Vous pouvez penser que cela est causé par la dilatation du temps. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Relativistic_Doppler_effect

Il peut y avoir un décalage vers le rouge ou un décalage vers le bleu selon quand, où et qui effectue la mesure.

par exemple. un récepteur avec une source qui le contourne sur une orbite circulaire. Le récepteur voit une fréquence plus basse (redshift), d'un facteur $gamma = (1 -v^2/c^2)^{-0.5}$. D'un autre côté, un récepteur en orbite autour de la source recevrait un signal décalé vers le bleu du même facteur. Lorsque $v ll c$ ensuite $$gamma simeq 1 + frac{v^2}{2c^2} ,$$ alors que le décalage Doppler standard (longitudinal) est de l'ordre $v/c$, le décalage Dopper transversal est de l'ordre $v^2/c^2$.

NB : Ce scénario est choisi pour que les mouvements relatifs de la source et du récepteur soient perpendiculaires à la ligne les séparant. Tous les autres scénarios sont compliqués par le décalage Doppler habituel que vous verriez car il existe une composante de la vitesse le long de la ligne reliant la source et le récepteur.


Doppler

Lorsqu'un corps qui émet un rayonnement a une vitesse radiale non nulle par rapport à un observateur, la longueur d'onde de l'émission sera raccourcie ou allongée, selon que le corps se rapproche ou s'éloigne d'un observateur.

Doppler
Décalages rouges et bleus
La lumière des objets en mouvement semblera avoir des longueurs d'onde différentes selon le mouvement relatif de la source et de l'observateur.

UNE Doppler est un phénomène de changement de fréquence basé sur le point de vue des observateurs. L'analogie la plus courante consiste à se tenir sur le bord de la route et à écouter une voiture qui passe. Alors que la voiture s'approche, il y a un son définitif. Lorsque la voiture passe, le son passe à une fréquence plus basse.

. Cet effet peut se produire à la fois avec le son et la lumière, car le son et la lumière présentent un comportement ondulatoire.

Un décalage dans le spectre d'un objet dû à un changement de la longueur d'onde de la lumière qui se produit lorsqu'un objet se rapproche ou s'éloigne de la Terre.
E.

Un changement dans la longueur d'onde du rayonnement reçu d'une source en raison de son mouvement le long de la ligne de visée.

Le changement de longueur d'onde d'un mouvement ondulatoire résultant du mouvement de l'objet émetteur et/ou de l'observateur le long de la ligne de visée. La longueur d'onde est augmentée lorsque le mouvement relatif est éloigné et diminuée lorsque le mouvement relatif est l'un vers l'autre.
DOUBLE ETOILE.

de lignes coronales chaudes dans une zone de mousse d'une région active A115
N. Dadashi, L. Teriaca, D. Tripathi, S. K. Solanki et T. Wiegelmann
EST CE QUE JE: .

(a) Le décalage vers le bleu ou le décalage vers le rouge produit par le mouvement d'un objet vers ou loin de nous. Si une étoile se déplace vers nous, ses ondes lumineuses sont comprimées et son spectre est décalé vers le bleu si une étoile s'éloigne de nous, ses ondes lumineuses s'étirent et son spectre est décalé vers le rouge.

(ou effet Doppler) est une augmentation ou une diminution de la longueur d'onde lorsque l'objet émettant l'onde se déplace par rapport à l'observateur.

Ceci est utilisé en cosmologie et spectroscopie (voir image ci-dessous).
★ Étoile double Deux étoiles qui apparaissent rapprochées dans le ciel. Les doubles optiques sont des alignements aléatoires des étoiles vues de la Terre, tandis que les étoiles d'un système binaire ou multiple sont en fait liées par gravité mutuelle.

- Cette formule a été introduite à l'origine lorsque la lumière a été discutée, mais maintenant nous la réexaminons. Fondamentalement, il montre combien de lumière est affectée par la vitesse et nous (astronomes) nous permet de déterminer les vitesses sur la base des effets mesurables.
Formule : v = c x / où : .

-- UCLA
Cepheid Variable Stars and Distance Determination - Australia Telescope Outreach and Ed.
Mesurer les distances aux étoiles
L'échelle de distance cosmique et les bougies standard - UTK
Échelle de distance cosmique -- Wiki
Collision Andromède/Voie lactée - Planétarium Hayden .

Les études des amas de galaxies par Fritz Zwicky en 1937 ont révélé que la plupart des galaxies se déplaçaient beaucoup plus rapidement que ce qui semblait possible d'après ce que l'on savait de la masse de l'amas.

du Big Bang
Scénario de science-fiction pour un vol vers Mars
Mouvement de la Lune.

- (n.)
Un changement de fréquence résultant d'un mouvement relatif le long de la ligne entre l'émetteur et le récepteur. Si la source et le récepteur se rapprochent, la fréquence reçue est supérieure à la fréquence transmise d'un facteur, en fonction de la vitesse relative réelle.

24.6 Preuve des trous noirs, 27.1 Quasars
Drake30.4 La recherche d'intelligence extraterrestre
Équation de Drake30.4 La recherche de l'intelligence extraterrestre .

dans le spectre lumineux d'une étoile indique souvent la présence de planètes. Contrairement aux équipements précédents, qui manquaient souvent une partie de cette lumière, le nouveau système utilise un groupe de fibres optiques pour recueillir toute la lumière des étoiles, augmentant ainsi l'efficacité et doublant la précision Doppler.

des caractéristiques spectrales vers des longueurs d'onde plus longues, indiquant la récession de la source.
décalage vers le rouge des galaxies
Le déplacement vers des longueurs d'onde plus longues à la lumière des galaxies lointaines, en raison de leur retrait du système solaire. Elle augmente avec les distances des galaxies.

: Cette méthode repose également sur le fait que la planète et l'étoile sont toutes deux en orbite autour d'un centre de masse commun. Si l'orbite est par la tranche, l'étoile se déplacera vers nous puis s'éloignera de nous dans sa petite orbite.

Les s sur lesquels ils se sont concentrés étaient les plus sensibles à l'activité magnétique.

nous donne la vitesse d'une étoile vers ou loin de nous, c'est-à-dire le mouvement radial. Le mouvement perpendiculaire à notre ligne de mire est connu sous le nom de mouvement propre d'une étoile. Le mouvement approprié peut être déterminé par une mesure minutieuse des positions stellaires sur une longue période de temps.

Également connu sous le nom d'effet Doppler, le

explique le phénomène de changement de fréquence d'une onde par rapport à un observateur. Cela peut être observé lorsqu'une ambulance passe devant vous et que le volume de la sirène ne correspond pas tout à fait à la proximité de l'ambulance par rapport à vous.

ing de sa lumière, Andromède fonce vers nous à 68 miles par seconde (110 kilomètres par seconde). Comparez cela à la lumière d'Andromède, qui se déplace vers nous à 186 000 miles par seconde (300 000 km/s).

ou Effet Doppler : Le changement de longueur d'onde dû au mouvement relatif de la source et du récepteur. Les choses qui se déplacent vers vous voient leurs longueurs d'onde raccourcies. Les choses qui s'éloignent ont leurs longueurs d'onde allongées.

. Un changement dans la fréquence perçue d'un signal rayonné provoqué par le mouvement de la source par rapport à l'observateur. débit de dose. Vitesse à laquelle l'énergie de rayonnement est absorbée dans les tissus vivants, exprimée en centsieverts par unité de temps. DSD. Voir surtension sombre sur le disque. DSF.

Fait référence au décalage apparent des raies spectrales. Si une galaxie se dirige vers notre Galaxie, ou s'en éloigne, la lumière que nous voyons venant de cette galaxie semble différente de ce qu'elle serait si les galaxies étaient « immobilisées ».

: Le changement de fréquence d'une onde (lumière, son, etc.) En raison du mouvement relatif de la source et du récepteur. Les choses qui se déplacent vers vous voient leurs longueurs d'onde raccourcies. Les choses qui s'éloignent voient leurs longueurs d'onde émises allongées.
DORSUM : Une crête.

est le plus familier des sons que font les véhicules. Un train qui approche, par exemple, émet un son plus aigu qu'un train qui s'éloigne de vous. Les ondes sonores sont "poussées ensemble" dans le premier cas, et "étirées l'une de l'autre" dans le second.

- le changement de fréquence (ou de longueur d'onde) d'une source en raison du mouvement relatif de la source et de l'observateur Galaxie - un groupe gravitationnellement lié d'étoiles, de gaz et de poussière qui est physiquement isolé dans l'espace Relativité générale - une théorie , .

En revanche, si les deux s'éloignent, la longueur d'onde observée apparaît plus longue que la longueur d'onde qui serait mesurée au repos. le

ou l'effet Doppler est une reconnaissance que le changement de longueur d'onde Ø&lambda .

est un simple décalage de fréquence dû à la différence de vitesse radiale vr entre la source et l'observateur, donnée par Dl = (vr / c) l0, où l0 est la longueur d'onde d'origine.

. Dans le cas du son, ou de tout autre mouvement ondulatoire où existe un véritable milieu de propagation (à l'exception donc de la lumière et des autres rayonnements électromagnétiques) il faut distinguer deux cas principaux : Si la source est en mouvement avec une vitesse v par rapport à un milieu qui propage les ondes dans .

On sait que Sigma Aql est double car deux étoiles apparaissent dans le spectre (chacune montrant leur

s) et parce que tous les 1.95026 jours, ils s'éclipsent, l'éclipse principale produisant un plongeon d'environ 0,2 magnitude.

Ceci a été accompli en mesurant la

dans le signal de poursuite en bande S lorsqu'il atteint la Terre, qui peut être converti en accélérations spatiales.

, nous savons que les lignes de l'une des étoiles seront décalées vers le bleu tandis que les lignes de l'autre étoile seront décalées vers le rouge. Au fur et à mesure que les deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, chaque ensemble de lignes semblera se déplacer d'avant en arrière.

dans les raies spectrales dépendent de la vitesse relative ? Comment la direction de déplacement des raies spectrales dépend-elle de la direction du mouvement ?

(Sec. 24.5) Jusqu'à présent, nous avons expliqué le décalage vers le rouge des galaxies comme un

, conséquence de leur mouvement par rapport à nous. Cependant, nous venons de soutenir que les galaxies ne bougent pas en fait par rapport à l'univers, auquel cas l'interprétation Doppler est incorrecte.

) est une augmentation ou une diminution de la longueur d'onde du rayonnement émis par un objet, tel qu'observé depuis la Terre, lorsque l'objet se déplace par rapport à l'observateur.

A la fin des années 1980, une recherche utilisant plusieurs

les mesures de faibles perturbations gravitationnelles par des objets compagnons aussi petits que 20 fois la masse de Jupiter qui sont situés à moins de 10 UA de Ross 248 étaient négatives (Butler et Benitz, 1989).

s, ces variations impliquent des vitesses orbitales de l'ordre de 1/1000 de la vitesse de la lumière.

À un moment donné, les effets de la relativité restreinte entrent en jeu, et la lumière d'une galaxie est

réduit la vitesse à laquelle les photons d'une galaxie arrivent sur Terre.

« En mesurant les changements dans le

, nous pouvons utiliser Chandra pour déterminer d'où vient le rayonnement sur ces étoiles et il s'avère que ce n'est pas là où de nombreux scientifiques l'auraient attendu", a déclaré Andrea Dupree de SAO.

est facilement détecté dans les corps astronomiques par les décalages dans les longueurs d'onde des raies du spectre. Un corps qui s'approche voit ses raies du spectre décalées vers des longueurs d'onde plus longues, dans la langue vernaculaire de l'astronomie « vers le bleu » (un « décalage vers le bleu », quelles que soient les couleurs réelles des raies).

Les supergranules sont des versions beaucoup plus grandes de granulés (environ 35 000 km de diamètre) mais sont mieux visibles dans les mesures du "

" où la lumière de la matière se déplaçant vers nous est décalée vers le bleu tandis que la lumière de la matière s'éloignant de nous est décalée vers le rouge.

de signaux radio renvoyés vers la Terre permettront de déterminer avec précision les changements d'orbite, ce qui permettra de modéliser le champ de gravité de Mars. Lorsque le vaisseau spatial passe au-dessus des pôles sur chaque orbite, des signaux radio traversent l'atmosphère martienne en route vers la Terre.

Les courbes de rotation galactique tracent la vitesse circulaire d'une galaxie (qui peut être mesurée à l'aide du

des régions HI des côtés arrière et avant vus de la Terre) par rapport à la distance du centre de rotation.

A sa distance de près de 37 années-lumière, ce mouvement, lorsqu'il est combiné avec son mouvement le long de notre ligne de visée mesuré par spectroscopie à l'aide du

, donne une vitesse spatiale d'environ 76 miles par seconde par rapport à notre Soleil.

Vesto Slipher a essayé de mesurer la

de lumière de Vénus, mais a constaté qu'il ne pouvait détecter aucune rotation. Il a supposé que la planète devait avoir une période de rotation beaucoup plus longue qu'on ne le pensait auparavant. [124 & 93 Des travaux ultérieurs dans les années 1950 ont montré que la rotation était rétrograde.

Les pulsars permettent de trouver des exoplanètes assez facilement, car même les petits corps en orbite provoquent une détection

dans les légumineuses. Le plus petit objet détecté en dehors du système solaire est un objet de la taille de la Lune en orbite autour d'un pulsar.
Les étoiles à neutrons qui ne sont pas des pulsars sont très difficiles à détecter.
Trous noirs .

Cependant, si cette étoile s'éloigne de nous, toutes ces raies d'absorption subissent une

et déplacez-vous vers la partie rouge de l'arc-en-ciel. C'est ce que nous appelons un redshift.

Des observations spectroscopiques au début du 20e siècle ont également donné les premiers indices sur la rotation vénusienne. Vesto Slipher a essayé de mesurer la

de lumière de Vénus. Après avoir découvert qu'il ne pouvait détecter aucune rotation, il a supposé que la planète devait avoir une très longue période de rotation.

L'étoile et sa planète tournent l'une autour de l'autre. La planète se déplace sur une orbite large, tandis que l'étoile semble juste vaciller légèrement. En mesurant le

de la lumière provenant de l'étoile, les scientifiques peuvent détecter le petit mouvement provoqué par la planète. La plupart des planètes lointaines ont été découvertes de cette façon.

C'est la mesure de la quantité de lumière des galaxies qui s'est étirée en raison de leur mouvement. En utilisant le

il a découvert que les galaxies qui se trouvaient autour de la Voie lactée voyageaient à une vitesse très rapide et s'éloignaient de nous.

Radar météo Doppler : principe similaire, faire rebondir les signaux radar micro-ondes de longueur d'onde connue sur les nuages, mesurer la longueur d'onde réfléchie. le

et son signe (bleu ou rouge) donne la vitesse et la direction des nuages.

Binaire spectroscopique - Une paire d'étoiles dont la nature binaire peut être détectée en observant le cycle périodique

s de leurs raies spectrales lorsqu'elles se déplacent les unes autour des autres
Spectroscopie - L'enregistrement et l'analyse des spectres
Spicule - Un jet de gaz chaud se déplaçant vers l'extérieur à travers la chromosphère du Soleil.

Par exemple, aux limites de la sensibilité de HARPS, il peut détecter un

dans la rotation d'une étoile de seulement quatre kilomètres à l'heure, qui serait causée par la gravité d'une planète de deux masses terrestres tirant sur l'étoile à chaque orbite.

mouvement transversal Mouvement perpendiculaire à une ligne de visée particulière, qui n'entraîne pas de

satellite de navigation, satellite artificiel conçu expressément pour faciliter la navigation du trafic maritime et aérien. Les premiers satellites de navigation, de la série Transit lancée en 1960 au système de navigation par satellite de la marine américaine, reposaient sur le

Zeta Leporis a la classification stellaire A2 IV-V(n). Le (n) indique que les raies d'absorption dans le spectre de l'étoile semblent nébuleuses parce que l'étoile est une rotation rapide, ce qui provoque l'élargissement des raies d'absorption en raison de la

. L'étoile a une vitesse de rotation de 245 km/s.

Le 17/01/96, Geoffrey Marcy et Paul Butler ont annoncé la découverte de planètes en orbite autour des étoiles 70 Virginis et 47 Ursae Majoris. 70 Vir est une étoile G5V (séquence principale) à environ 78 années-lumière de la Terre 47 UMa est une étoile G0V à environ 44 années-lumière. Ceux-ci ont été découverts en utilisant le même

Par exemple, disons que vous vouliez mesurer les vitesses d'expansion d'une nébuleuse planétaire, qui sont généralement d'environ 10 kilomètres par seconde, en utilisant des raies dans la partie rouge du spectre optique (environ 6 500 angströms). L'équation pour

s dit que vous voudriez vous assurer que votre spectrographe peut faire .

Au fur et à mesure que les étoiles tournent les unes autour des autres, la lumière qu'elles émettent se déplace légèrement vers le bleu ou le rouge selon qu'elles se rapprochent ou s'éloignent de nous, respectivement. Ces soi-disant

C'est ce que les astronomes ont relevé en 1890, suggérant que Spica A avait un compagnon.

Les étoiles binaires produisent des spectres changeants en raison de leur mouvement orbital, qui est alternativement décalé vers le rouge et vers le bleu. (Les mouvements d'étoiles binaires sont appelés

s.) Une grande partie de notre connaissance de l'astronomie, par exemple, les masses d'étoiles et les distances aux galaxies, .

Le spectre de cette étoile montre le type

de binaires. Les deux étoiles tournent chacune 5,6 jours. Ce n'est bien sûr pas un objet amateur. Plus d'informations peuvent être trouvées dans un article de l'observatoire de l'Université Jagellonne de Cracovie.


Réponses et réponses

Je pense que Mathman a raison de dire que les étoiles ne tournent généralement pas en spirale vers l'intérieur d'une galaxie. Cependant, votre message suscite une autre pensée similaire. Nous sommes situés quelque part à mi-chemin entre le centre de la Voie Lactée et le périmètre. Ne devrait-il pas y avoir un décalage bleu détectable des étoiles plus éloignées vers le périmètre que nous et un décalage rouge correspondant des étoiles plus proches du centre simplement en raison de leur emplacement dans le puits gravitationnel de la galaxie dans son ensemble ? J'imagine que cet effet serait très léger et difficile à détecter en raison des mouvements individuels des étoiles en orbite autour du centre de la galaxie.

Est-ce que quelqu'un sait si le grand axe des orbites elliptiques individuelles autour de la galaxie est généralement parallèle ou orienté de manière aléatoire ?

La spirale vers le centre se voulait générale. Chaque objet aura une orbite qui serait très probablement elliptique, mais les champs gravitationnels qu'il rencontrerait à partir d'autres objets proches sur des orbites non parallèles provoqueraient un trajet "cahoteux".

Pour qu'un objet soit en orbite, il faut une vitesse avec un vecteur orienté radialement qui le retient en orbite. C'est cette composante radiale qui m'intéresse et comment elle affecte le changement.J'imaginais que ce ne serait que léger mais il semblerait qu'un décalage vers le rouge soit toujours plus important qu'un décalage vers le bleu dû à cette vitesse radiale à partir de n'importe quel référentiel sauf parallèle à un axe central de la galaxie. Cela semble être ce qui se passe et je n'ai pas pu trouver de référence qui considère ce vecteur ou tente de le mesurer.

Le décalage rouge et bleu de la ligne radio HI de 21 cm est couramment utilisé pour mesurer la rotation de notre galaxie et d'autres. Alors oui, cet effet est connu et utilisé. Cependant, l'amplitude de ce décalage de fréquence est relativement faible, donc pour les galaxies lointaines, le décalage vers le rouge cosmologique est beaucoup plus important.

Lorsque l'on prend le spectre d'une galaxie lointaine pour déterminer son décalage vers le rouge, la lumière de toute la galaxie est prise en compte. En effet, cela signifie qu'une partie de cette lumière est un peu plus décalée vers le rouge et une autre un peu plus décalée vers le bleu en raison de la rotation de la galaxie. L'effet de ceci, lorsque la lumière est considérée ensemble, est d'étaler un peu chaque raie du spectre, car le décalage vers le rouge n'est pas exactement le même. Comme je l'ai dit cependant, cet effet est relativement faible et ce maculage n'est pas un gros problème. Il ne modifie pas le centre du pic de fréquence et n'affecte donc pas la mesure du décalage vers le rouge.

Je comprends la raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir le centre de notre galaxie. Mais l'effet ne se limite pas à notre galaxie.

Il ne semble tout simplement pas y avoir quelqu'un qui ait accès à un grand télescope qui a balayé une galaxie pour vérifier expérimentalement ce que vous dites. Si c'est le cas, je n'ai pas trouvé de référence.

En lien avec ma recherche, une question se pose : si l'espace est en expansion et que les galaxies s'éloignent, comment pourraient-elles entrer en collision.

Jetez un œil à http://hubblesite.org/gallery/album/galaxy_collection/" pour de nombreuses belles photos de galaxies prises avec Hubble. Comme vous le verrez, le centre est presque toujours la partie la plus brillante, sauf dans les cas où une galaxie disque est vue par le bord.

La cartographie des courbes de rotation des galaxies (c'est-à-dire le balayage à travers une galaxie mesurant le décalage relatif vers le rouge et le bleu) est effectuée de manière routinière depuis environ 70 ans. Une recherche rapide sur ADS a donné quelque chose de plus de 80 000 articles. http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/n. xt_wgt=YES&ttl_sco=YES&txt_sco=YES&version=1" est le résultat de la recherche.

Juste pour le plaisir, jetez un œil à http://adsabs.harvard.edu/abs/1914LowOB. 2. Article 66S" de 1914 qui décrit la cartographie de la rotation, en utilisant la spectroscopie (c'est-à-dire pour rechercher le décalage Doppler), de la "Nébuleuse de la Vierge", maintenant connue pour être une galaxie. Lorsque cette mesure a été faite, nous ne savions même pas qu'il y avait d'autres galaxies que la nôtre.

Quant à votre dernière question, l'espace ne s'étend pas au sens littéral du terme. Il est parfaitement acceptable de considérer l'univers en expansion comme des galaxies s'envolant, rappelez-vous simplement que tout s'éloigne de tout le reste, pas d'un point central. En effet, les observations montrent que les fusions de galaxies étaient beaucoup plus courantes dans le passé qu'aujourd'hui, car l'Univers était beaucoup plus encombré. Dans tous les cas, l'Univers n'est pas complètement lisse et il existe de nombreuses régions, telles que les amas de galaxies, où il n'y a aucune expansion. La surdensité locale de la gravité a capturé les galaxies de telle sorte qu'elles sont maintenant un système lié. Au sein de ces amas, les galaxies volent autour d'environ une orbite autour du centre de l'amas. Parfois, ils entrent en collision avec d'autres galaxies dans le même amas.


Y a-t-il toujours un décalage vers le rouge lors d'un déplacement perpendiculaire à la direction d'incidence ? - Astronomie

Je suis sorti de l'université et de l'école supérieure depuis plusieurs années maintenant, mais une petite question qui m'est venue à l'esprit pendant l'astronomie de première année me contrarie toujours. Si nous pouvons utiliser le décalage vers le rouge pour déterminer la vitesse et la direction auxquelles les objets s'éloignent de la Terre, ne pourrions-nous pas prendre un échantillon d'objets et extrapoler à partir de leur vitesse et de leur mouvement l'origine, ou le point dans l'espace, à partir duquel ils voyagent , c'est-à-dire le point d'origine du Big Bang ? J'ai lu l'autre question qui explique comment tous les objets s'éloignent les uns des autres et comment l'espace s'étend, mais cela ne tient pas compte du fait que le big bang est toujours décrit comme ce minuscule point de matière super condensée. Je pense que l'extrapolation des décalages vers le rouge pourrait nous ramener à ce point précis de la matière. Merci pour votre temps.

Le Big Bang est souvent décrit comme un tout petit peu de matière, mais c'est une simplification excessive. Si le Big Bang s'est produit dans un point spécifique de l'espace, crachant des galaxies dans toutes les directions, alors nous nous attendrions à ce que notre galaxie soit l'une des nombreuses galaxies assises sur une coquille de galaxies en expansion, le centre de cette coquille étant le point du " Claquer." Ceci, cependant, n'est pas ce que nous voyons, et pas ce que le BB prédit.

Si nous étions sur une coquille de galaxies, nous verrions de nombreuses galaxies lorsque nous regardions dans les directions le long de la coquille, et peu de galaxies lorsque nous regardions perpendiculairement (vers le haut ou vers le bas) la coquille. De plus, les distances et les décalages vers le rouge dans un tel scénario dépendraient de la direction dans laquelle nous regardions. En regardant tangent à la coquille, nous verrions de nombreuses galaxies proches avec de petits décalages vers le rouge. En regardant dans la coquille, nous verrions des galaxies plus éloignées avec des décalages vers le rouge plus élevés. (En haut de la coquille, nous ne verrions que de l'espace vide.) Ce n'est pas ce que nous voyons. Les galaxies, lointaines et proches, sont uniformément réparties tout autour de nous. Le nombre de galaxies et leurs décalages vers le rouge sont complètement indépendants de la direction dans laquelle nous regardons (nous disons qu'ils sont "homogènes"), et cette distribution homogène est également "isotrope", ce qui signifie que peu importe où vous vous trouviez dans l'univers, vous verriez exactement la même distribution moyenne de galaxies et de décalages vers le rouge.

Non, ce petit point de matière qu'était le Big Bang n'était pas un petit point de matière à l'intérieur d'un univers vide. C'était, en fait, tout l'univers observable. Il n'y avait aucun « extérieur » de ce point dans lequel il pourrait exploser. En fait, le Big Bang n'était pas du tout une explosion, c'était simplement l'état très chaud de l'univers primitif. Les distances entre les objets étaient beaucoup plus courtes à l'époque, mais l'univers était toujours homogène et isotrope. Où que vous vous trouviez dans l'univers primitif, vous verriez une distribution homogène et uniforme de matière et d'énergie autour de vous. Il n'y avait pas d'« espace » vide en dehors de ce point de la matière dans lequel il pouvait s'étendre, car tout l'espace était déjà là, dans ce petit « point ». L'expansion de l'univers ne se manifeste que dans l'étirement de l'espace lui-même, augmentant perpétuellement les distances entre les objets distants, et non dans un "espace vide" se remplissant progressivement au fur et à mesure que la matière y afflue. Ces distances s'étendent également dans toutes les directions et ne peuvent donc pas être retracées jusqu'à un seul point. Si vous essayez de faire cela, vous découvrirez que le seul point est votre télescope, peu importe d'où vous observez dans l'univers. Après tout, le "point" en question était tout ce qu'il y avait d'espace : l'univers entier observable. Le Big Bang s'est produit partout. Cela s'est passé là où vous êtes assis, là où se trouve maintenant la galaxie d'Andréomeda et dans les confins les plus éloignés de l'univers. C'est juste que les confins de l'univers n'étaient pas aussi éloignés qu'il y a plusieurs milliards d'années.

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

A propos de l'auteur

Dave Kornreich

Dave était le fondateur de Ask an Astronomer. Il a obtenu son doctorat à Cornell en 2001 et est maintenant professeur adjoint au Département de physique et de sciences physiques de l'Université d'État de Humboldt en Californie. Là, il dirige sa propre version de Ask the Astronomer. Il nous aide également avec l'étrange question de cosmologie.


Contraction de la longueur

La transformation de Lorentz conduit à une contraction de la longueur apparente d'un objet dans un repère mobile vu depuis un repère fixe. La longueur d'une règle dans son propre cadre de référence est appelée la bonne longueur. Considérons une tige mesurée avec précision de longueur appropriée connue (L_p = x^_2 &moins x^_1) c'est-à-dire au repos dans le cadre amorcé mobile. Les emplacements des deux extrémités de cette tige sont mesurés à un temps donné dans le repère stationnaire, (t_1 = t_2), en prenant une photographie de la tige en mouvement. Les emplacements correspondants dans le cadre mobile sont :

[x^_2 = gamma (x_2 &moins vt_2) label <17.11> x^_1 = gamma (x_1 &moins vt_1) ]

Puisque (t_2 = t_1), les longueurs mesurées dans les deux trames sont liées par :

C'est-à-dire que les longueurs sont liées par :

Notez que la tige mobile apparaît plus courte dans le sens du mouvement. Comme (v ightarrow c) la longueur apparente diminue jusqu'à zéro dans la direction du mouvement tandis que les dimensions perpendiculaires à la direction du mouvement sont inchangées. C'est ce qu'on appelle le contraction de Lorentz. Si vous pouviez faire du vélo à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, vous constateriez que les voitures à l'arrêt, les bâtiments, les gens, tout semblerait être serré dans la direction dans laquelle vous vous déplacez. De plus, les objets situés plus loin dans une rue latérale seraient déformés dans le sens de la marche. Une photographie prise par un observateur immobile montrerait que le vélo en mouvement était Lorentz contracté dans le sens de la marche et que les objets immobiles seraient normaux.


La cosmologie est votre amie

Et je commencerai par dire qu'il s'agit d'une idée fausse très répandue et très répandue. La détonation n'était pas une explosion et ne peut pas être considérée à proprement parler comme analogue à une explosion. C'est un tout autre genre de chose. Le "bang" s'est produit simultanément partout dans l'univers, en tout lieu et à tout moment. Il n'y a pas de centre et il n'y a pas de "edge". Ou c'est le cas si la relativité générale (GR) est une véritable représentation de la physique de l'espace-temps. Sinon, rayez tout ce que j'ai dit. Toutes les déclarations sur l'origine et l'histoire primitive de l'univers dépendent entièrement d'hypothèses basées sur un modèle cosmologique. Dans ce cas, le modèle est fourni par la relativité générale, mais il y a ceux qui plaident pour d'autres théories, sur lesquelles fonder d'autres modèles.

Une interprétation littérale de GR nécessite que l'univers ait commencé dans un état "singulier", ce qui est généralement interprété à tort comme signifiant "infiniment petit", mais signifie en réalité "non défini". L'origine de l'univers ne peut être ni décrite ni expliquée en termes de RG classique. En conséquence, la cosmologie ne s'est généralement pas préoccupée de la question de l'origine et s'est contentée de décrire l'histoire post-origine de l'univers.

Toute théorie destinée à décrire ou à expliquer l'origine de l'univers doit, à notre connaissance, inclure la théorie quantique des champs. Mais la RG, qui n'a pas d'aspects quantiques, est la seule théorie viable de l'espace-temps. Il y a donc beaucoup de travail en cours pour tenter de "quantifier" les RG. La théorie des cordes et la gravité quantique en boucle sont les plus connues, bien que d'autres efforts soient en cours. Ce n'est que lorsqu'une telle théorie sera disponible que quiconque sera en mesure d'aborder de manière significative la question de l'origine de l'univers.

Réponse courte: Personne ne sait.
Longue réponse: Il n'y a pas de bonne réponse physique à cette question. Il y a plusieurs réponses mathématiques possibles. La réponse la plus populaire parmi les cosmologistes à l'heure actuelle est la "constante cosmologique" (CC). Inventé à l'origine par Einstein et inséré dans ses équations de la relativité générale, afin de maintenir un univers statique, le CC fonctionne tout aussi bien pour forcer l'univers à s'étendre plus rapidement qu'il ne le ferait s'il était juste en roue libre après le bang. Une interprétation physique du CC pourrait être l'énergie mécanique quantique intégrée dans l'espace-temps. Mais il y a d'autres morceaux dans les équations d'Einstein où une force en expansion peut se cacher. La quintessence est une idée cosmologique qui exprime l'expansion accélérée en termes d'une force intégrée dans les équations de l'espace-temps de la relativité générale. Il a un avantage sur le CC en ce qu'il n'est pas nécessaire d'être constant partout et à chaque fois. Mais il a un inconvénient, en ce que sa forme fonctionnelle est entièrement inconnue (et peut-être inconnaissable), nous pouvons donc utiliser la quintessence pour créer des univers qui accélèrent, mais qui soudainement s'arrêtent et se contractent, sans raison physique particulière, mais juste parce que c'est ainsi que se comporte la forme fonctionnelle. Et il existe plusieurs autres candidats similaires pour une force d'accélération.

Non, mais encore une fois, la réponse peut ne pas venir trop facilement. Le véritable point de la cosmologie de l'univers en expansion ("big bang") est que l'expansion n'est pas un mouvement des galaxies à travers l'espace-temps, mais plutôt un mouvement de l'espace-temps qui entraîne les galaxies pour le trajet. Considérez l'espace-temps comme une feuille élastique plate, qui se dilate en s'étirant simultanément dans toutes les directions à partir de chaque point. Au fur et à mesure que la feuille s'étend vers l'extérieur, elle transportera tout ce qui se trouve dessus. Les choses qui sont plus éloignées ont une plus longue distance de feuille d'étirement entre elles et nous. Si la feuille se dilate à une vitesse constante, par unité de longueur, une distance plus longue s'étendra alors plus rapidement, car elle contient un plus grand nombre d'unités de longueur. Vous pouvez voir que dans les unités utilisées pour exprimer une valeur numérique pour la constante de Hubble, disons environ 70 km/sec/Mpc. C'est 70 kilomètres par seconde par mégaparsec, une vitesse (km/sec) par unité de distance (Mpc). Ainsi, plus vous vous éloignez, plus la vitesse d'expansion est grande. C'est ainsi que nous apparaît l'expansion de l'univers.

Maintenant, considérons la différence entre ce que l'univers est, et ce que l'univers ressemble à. Si nous comprenons les choses plus ou moins correctement, alors que nous regardons le ciel profond, nous regardons plus loin dans le temps, et plus loin dans le temps. Si l'univers est en expansion, alors que nous regardons plus loin dans le temps, nous regardons un univers plus petit. Mais d'où nous sommes assis, l'univers semble nous entourer comme des coquilles sphériques de plus en plus lointaines, qui semblent plus grandes à mesure que nous allons. Ainsi, au fur et à mesure que l'univers devient plus petit, plus nous regardons loin, plus il semble grand d'ici. Ainsi, nous voyons l'univers comme à travers une lentille fortement déformante, il semble très différent de ce qu'il est réellement. C'est pourquoi la cosmologie est plus dominée par les mathématiques et les modèles mathématiques que ne le sont l'astronomie et l'astrophysique plus conventionnelles.

L'univers "is" à quoi il ressemble d'ici. Après tout, comment pouvons-nous même utiliser le mot "quotis" pour décrire quelque chose qui s'étend dans le temps, d'hier à il y a 10 milliards d'années, d'un seul coup ? Ceci, avec la distorsion de la distance, fait de la cosmologie un sujet difficile à aborder !

Bien que les réponses ci-dessus soient exactes, je voudrais ajouter que même si nous supposions que les décalages vers le rouge proviendraient du mouvement réel, les objets les plus proches de nous présenteraient toujours les mouvements les plus faibles (faibles décalages vers le rouge) même dans un univers en accélération. Une chose importante est que vous parlez du mouvement d'objets distants, mais vous devez également considérer notre propre mouvement, car il ajoute également au décalage vers le rouge. Je vais vous donner une illustration unidimensionnelle de cela. Ici, j'ai un univers à une dimension présenté en 4 moments de temps (A - D), et la distance entre chaque objet s'accélère de sorte qu'elle double entre chaque moment de temps (les objets : 1 - 4 sont des galaxies, E est la Terre, les points représentent certains distance de l'espace vide):

Ici, l'objet 1 est l'objet le plus éloigné de la Terre, et au cours du temps, la Terre le long d'autres objets s'en éloigne. Notez que l'objet 1 semble rester immobile. Au moment A, la distance de tous les objets à leurs voisins les plus proches est une unité d'espace, représentée par un point entre chaque objet.

Vous voyez que la distance entre E et 4 augmente d'une unité d'espace à deux unités d'espace entre les moments A et B, donc nous pouvons dire que la vitesse de E et 4 l'une par rapport à l'autre est une unité d'espace par moment de temps (à l'instant B).

De même, la distance entre E et 3 augmente de deux unités d'espace à quatre unités d'espace entre A et B. Cela signifie que la vitesse de E et 3 par rapport à l'autre est de 4 - 2 = 2 unités d'espace par moment de temps . Ainsi, l'objet 3 a une vitesse deux fois plus élevée du point de vue de la Terre que l'objet 4, et l'objet 3 est deux fois plus éloigné de la Terre que l'objet 4. Vous pouvez répéter cet exercice avec d'autres objets et d'autres moments de mon illustration, et vous voyez que dans tous les cas, vous obtenez des vitesses plus élevées pour des objets plus éloignés.

Donc, ma réponse à votre question serait que même si nos objets les plus proches ont eu plus de temps pour accélérer que les objets éloignés, nous accélérons également avec eux, donc il n'y a pas beaucoup de différence de vitesse entre nous et nos objets les plus proches, mais il y a énorme différence de vitesse entre nous et les objets éloignés parce que nous avons eu le temps d'accélérer.

L'illustration peut également être présentée comme ceci :

Maintenant, la Terre semble rester immobile, mais les vitesses calculées fonctionnent comme avant. On peut aussi essayer d'illustrer ce que Tim dit pour que les objets restent immobiles et que plus d'espace "grandisse" entre eux :


Chapitre 6 Accélération et relativité générale

La relativité générale est l'extension d'Einstein de la relativité restreinte pour inclure la gravité. Un aspect important de la relativité générale est que l'espace-temps n'est plus nécessairement plat, mais peut en fait être courbé sous l'influence de la masse. Comprendre l'espace-temps courbe est un sujet avancé qui n'est pas facilement accessible au niveau de ce texte. Cependant, il s'avère qu'un aperçu des phénomènes relativistes généraux peut être obtenu en étudiant les effets de l'accélération dans l'espace plat (mais non euclidien) de la relativité restreinte.

L'hypothèse centrale de la relativité générale est le principe d'équivalence, qui stipule que la gravité est une force qui résulte du fait d'être dans un cadre de référence accéléré. Pour comprendre cela, nous devons d'abord étudier le concept d'accélération. Nous voyons ensuite comment cela conduit à des phénomènes tels que le décalage gravitationnel vers le rouge, les horizons des événements et les trous noirs. Nous introduisons également de manière préliminaire les notions de force et de masse.

Accélération

Imaginez que vous êtes dans une puissante voiture de luxe arrêtée à un feu rouge. Lorsque vous êtes assis là, la gravité vous pousse dans le siège en cuir confortable. Le voyant devient vert et vous le &ldquofloor it&rdquo. La voiture accélère et une force supplémentaire vous pousse dans le dossier du siège. Vous contournez une courbe, et encore une autre force vous pousse vers l'extérieur de la courbe. (Mais le siège et la ceinture de sécurité bien conçus vous empêchent de ressentir de l'inconfort !)

Figure 6.1 : Exemple de mouvement linéaire.

Examinons l'idée de accélération plus près. En considérant la première accélération dans une dimension, la figure 6.1 montre la position d'un objet en fonction du temps, (x) ((t) ). La vitesse est simplement le taux de changement de position dans le temps :

L'accélération est le taux de changement de vitesse dans le temps :

[ dv(t) d2x-(t) a(t) = dt = dt2 . label<6.2>]

Sur la figure 6.1, seul le segment OA a une vitesse nulle. La vitesse augmente en AB, et l'accélération y est positive. La vitesse est constante en BC, ce qui signifie que l'accélération est nulle. La vitesse diminue en CD et l'accélération est négative. Enfin, en DE, la vitesse est négative et l'accélération est nulle.

En deux ou trois dimensions, la position (x), la vitesse (v) et l'accélération (a) sont tous des vecteurs, de sorte que la vitesse est

tandis que l'accélération est

Ainsi, sur un intervalle de temps court &Delta(t), les changements dans (x) et (v) peuvent être écrits

Ce sont des équations vectorielles, donc les soustractions impliquées par les opérations &ldquodelta&rdquo doivent être effectuées vectoriellement. Un exemple où la nature vectorielle de ces quantités est importante est le mouvement dans un cercle à vitesse constante, qui est discuté dans la section suivante.

Mouvement circulaire

Figure 6.2 : Deux vues différentes du mouvement circulaire d'un objet. Le panneau de gauche montre la vue du référentiel inertiel au repos avec le centre du cercle. La tension dans la corde est la seule force et elle provoque une accélération vers le centre du cercle. Le panneau de droite montre la vue d'un cadre accéléré dans lequel l'objet est au repos. Dans ce cadre, la tension dans la corde équilibre la force centrifuge, qui est la force d'inertie résultant du fait d'être dans un cadre de référence accéléré, laissant une force nette nulle.

Imaginez un objet contraint par une ficelle attachée à se déplacer en cercle à vitesse constante, comme le montre le panneau de gauche de la figure 6.2. Nous démontrons maintenant que l'accélération de l'objet est vers le centre du cercle. L'accélération dans ce cas particulier est appelée la centripète accélération .

La figure 6.3 montre la position de l'objet à deux instants espacés de l'intervalle de temps &Delta(t). Le vecteur de position de l'objet par rapport au centre du cercle tourne d'un angle &Delta(&theta ) pendant cet intervalle, donc la vitesse de révolution angulaire de l'objet autour du centre est (&omega ) = &Delta(&theta& #8725) &Delta(t). L'amplitude de la vitesse de l'objet est (v), donc l'objet se déplace d'une distance (v) &Delta(t ) pendant l'intervalle de temps. Dans la mesure où cette distance est petite par rapport au rayon (r ) du cercle, l'angle &Delta(&theta ) = (v) &Delta(t∕r). En résolvant pour (v ) et en utilisant (&omega ) = &Delta(&theta∕) &Delta(t), nous voyons que

[v = &omegar (mouvement circulaire ). label<6.6>]

La direction du vecteur vitesse change sur cet intervalle, même si la magnitude (v) reste la même. La figure 6.3 montre que ce changement de direction implique une accélération (a) qui est dirigée vers le centre du cercle, comme noté ci-dessus. L'amplitude du changement vectoriel de vitesse dans l'intervalle de temps &Delta(t ) est (a) &Delta(t). Puisque l'angle entre les vitesses initiale et finale est le même que l'angle &Delta(&theta ) entre les vecteurs rayon initial et final, nous voyons d'après la géométrie du triangle de la figure 6.3 que (a) &Delta(t& #8725v ) = &Delta(&thêta). La résolution de (a ) donne

[a = &omegav (mouvement circulaire ). label<6.7>]

Figure 6.3 : Esquisse de définition pour le calcul de l'accélération centripète.

La combinaison des équations (6.6) et (6.7) donne l'équation de l'accélération centripète :

[a = &omega2r = v2∕r (accélération centripète). label<6.8>]

La seconde forme est obtenue en éliminant (&omega ) de la première forme à l'aide de l'équation 6.6>.

Accélération, force et masse

Nous avons une bonne perception intuitive des concepts de force et de masse car ils font partie intégrante de notre expérience quotidienne. Nous pensons à la force comme à la force avec laquelle nous poussons quelque chose. La masse est la résistance d'un objet à l'accélération s'il est par ailleurs libre de se déplacer. Ainsi, pousser sur un vélo sur une route lisse et plane le fait accélérer plus facilement que de pousser sur une voiture. On dit que la voiture a une masse plus importante. On peut résumer cette relation avec la seconde loi de Newton

où (F ) est la force totale sur un objet, (m ) est sa masse, et (a ) est l'accélération résultant de la force.

Trois conditions s'appliquent à l'équation 6.9>. Premièrement, cela n'a de sens que sous une forme non modifiée lorsque la vitesse de l'objet est bien inférieure à la vitesse de la lumière. Pour les vitesses relativistes, il est préférable d'écrire cette équation sous une forme légèrement différente que nous présenterons plus tard. Deuxièmement, la force doit être la force totale, y compris toutes les forces de frottement et autres forces incidentes qui pourraient autrement être négligées par un observateur non critique. Troisièmement, il ne fonctionne que dans un référentiel qui lui-même n'est pas accéléré, c'est-à-dire un référentiel inertiel . Nous traitons ci-dessous des référentiels accélérés.

Accélération en relativité restreinte

Figure 6.4 : Ligne d'univers de l'origine d'un référentiel accéléré.

Comme indiqué ci-dessus, l'accélération n'est que le taux de changement de vitesse dans le temps. Nous utilisons les résultats ci-dessus pour déterminer comment l'accélération se transforme d'un référentiel à un autre. La figure 6.4 montre la ligne d'univers d'un accéléré cadre de référence , avec une vitesse variable dans le temps (U) ((t) ) par rapport au référentiel inertiel non amorcé. Définition de &Delta(U ) = (U) ((T) ) - (U) (0) comme la variation de la vitesse du référentiel accéléré (par rapport au référentiel non amorcé) entre les événements A et C, nous pouvons relier cela au changement de vitesse, &Delta(U) &prime , du référentiel accéléré par rapport à un référentiel inertiel se déplaçant avec la vitesse initiale , (U) (0). En appliquant l'équation de l'addition relativiste des vitesses, on trouve

Nous notons maintenant que l'accélération moyenne du référentiel entre les événements A et C dans le référentiel de repos est juste (a ) = &Delta(U∕T), alors que l'accélération moyenne dans le référentiel amorcé entre les deux mêmes événements est (a) &prime = &Delta(U) &prime (∕T) &prime . D'après l'équation 6.10> on trouve que

et l'accélération du cadre de référence amorcé tel qu'il apparaît dans le cadre non amorcé est

Comme on s'intéresse à l'accélération instantanée plutôt qu'à l'accélération moyenne, on laisse (T ) devenir petit. Cela a trois conséquences. Premièrement, &Delta(U) et &Delta(U) &prime deviennent petits, ce qui signifie que le terme (U) (0)&Delta(U) &prime (∕c) 2 dans le dénominateur de l'équation 6.12> peut être ignoré par rapport à 1. Cela signifie que

avec l'approximation devenant exacte comme (T ) &rarr 0. Deuxièmement, le &ldquotriangle&rdquo avec le côté courbe de la figure 6.4 devient un vrai triangle, avec pour résultat que (T) &prime = (T) [1 - (U) (0) 2 (∕c) 2 ] 1 ∕ 2 . L'accélération du référentiel amorcé par rapport à un référentiel inertiel se déplaçant à la vitesse (U) (0) peut donc s'écrire

Troisièmement, nous pouvons remplacer (U) (0) par (U), puisque la vitesse du cadre accéléré ne change pas beaucoup sur un court intervalle de temps.

En divisant l'équation 6.13> par l'équation (6.14), on obtient une relation entre les deux accélérations :

ce qui montre que l'accélération d'un objet se déplaçant rapidement, (a), telle qu'observée depuis le référentiel de repos, est inférieure à son accélération par rapport à un référentiel inertiel dans lequel l'objet est presque stationnaire, (a) &prime , par le facteur (1 - (U) 2 (∕c) 2 ) 3 ∕ 2 . Nous appelons cette dernière accélération la accélération intrinsèque . Cette différence d'accélération observée entre les deux référentiels inertiels est purement le résultat de la géométrie de l'espace-temps, mais elle a des conséquences intéressantes.

En identifiant (a) avec (dU∕dt), on peut intégrer l'équation d'accélération en supposant que l'accélération intrinsèque (a) &prime est constante et que la vitesse (U) = 0 au temps (t ) = 0. On obtient le résultat suivant (vérifiez-le en différenciant par rapport au temps) :

qui peut être résolu pour (U∕c) :

Ceci est tracé sur la figure 6.5. Classiquement, la vitesse (U ) atteindrait la vitesse de la lumière lorsque (a) &prime (t∕c ) = 1. Cependant, comme le montre la figure 6.5, la vitesse à laquelle la vitesse augmente avec le temps ralentit à mesure que l'objet se déplace plus vite, de sorte que (U ) s'approche asymptotiquement de (c), mais ne l'atteint jamais.

Figure 6.5 : Vitesse divisée par la vitesse de la lumière en fonction du produit du temps et de l'accélération (constante) divisée par la vitesse de la lumière.

Les résultats de cette section ne sont valables que pour les composantes d'accélération dans la direction du mouvement. Les composantes perpendiculaires à cette direction se comportent différemment et sont traitées dans des textes plus avancés.

Cadres de référence accélérés

En se référant aux forces ressenties par l'occupant d'une voiture, il est clair que les forces associées aux accélérations sont dirigées à l'opposé des accélérations et proportionnelles à leurs amplitudes. Par exemple, lors de l'accélération à partir d'un feu stop, l'accélération est vers l'avant et la force perçue est vers l'arrière. Lors d'un virage, l'accélération se fait vers le virage tandis que la force perçue est éloignée du virage. De telles forces sont appelées inertiel les forces .

L'origine de ces forces peut être comprise en déterminant comment évolue l'accélération lorsqu'on l'observe à partir d'un référentiel lui-même accéléré. Supposons que le référentiel amorcé accélère vers la droite avec une accélération (A) par rapport au référentiel non amorcé. La position (x) &prime dans le cadre amorcé peut être liée à la position (x) dans le cadre non amorcé par

où (X ) est la position de l'origine du cadre amorcé dans le cadre non amorcé. En prenant la dérivée seconde, on voit que

où (a ) = (d) 2 (x∕dt) 2 est l'accélération dans le référentiel non amorcé et (a) &prime = (d) 2 (x) &prime ( ∕dt) 2 est l'accélération selon un observateur dans le repère amorcé.

Nous substituons maintenant ceci dans l'équation 6.9> et déplaçons le terme impliquant (A ) vers la gauche :

Cela montre que la seconde loi de Newton représentée par l'équation 6.9> n'est pas valide dans un référentiel accéléré, car la force totale (F) et l'accélération (a) &prime dans ce référentiel ne s'équilibrent pas comme dans le référentiel non accéléré le terme supplémentaire - (mA ) perturbe cet équilibre.

Nous pouvons résoudre ce problème en considérant - (mA ) comme un type de force, auquel cas nous pouvons l'inclure dans la force totale (F). C'est la force d'inertie que nous avons mentionnée ci-dessus. Ainsi, pour résumer, on peut faire fonctionner la seconde loi de Newton lorsque des objets sont observés à partir de référentiels accélérés si l'on inclut dans la force totale une force d'inertie qui est égale à - (mA), (A) étant le l'accélération du référentiel de l'observateur et (m ) la masse de l'objet observé.

Le panneau de droite de la figure 6.2 montre la force d'inertie observée dans le référentiel d'un objet se déplaçant en mouvement circulaire à vitesse constante. Dans le cas d'un mouvement circulaire, la force d'inertie est appelée la force centrifuge . Il pointe loin du centre du cercle et équilibre juste la tension dans la corde. Cela rend la force totale sur l'objet nulle dans son propre référentiel, ce qui est nécessaire car l'objet ne peut pas se déplacer (ou accélérer) dans ce référentiel.

La relativité générale dit que la gravité n'est rien de plus qu'une force d'inertie. Cela s'appelait le principe d'équivalence par Einstein. Puisque la force gravitationnelle sur la Terre pointe vers le bas, il s'ensuit que nous devons constamment accélérer vers le haut lorsque nous nous tenons à la surface de la Terre ! Le problème évident avec cette interprétation de la gravité est que nous ne semblons pas nous éloigner du centre de la Terre, ce qui semble être une conséquence naturelle d'une telle accélération. Cependant, la relativité nous réserve ici une surprise.

Il résulte des considérations ci-dessus que quelque chose peut être appris sur la relativité générale en examinant les propriétés des cadres de référence accélérés. En particulier, nous pouvons mieux comprendre le paradoxe apparent ci-dessus. L'équation (6.17) montre que la vitesse d'un objet subissant une accélération intrinsèque constante (a) (notez que nous avons supprimé le &ldquoprime&rdquo de (a ) pour simplifier la notation) est

où (t ) est le temps et (c ) est la vitesse de la lumière. Une fonction (x) ((t) ) qui satisfait l'équation 6.21> est

(Vérifiez cela en le différenciant.) L'intervalle OB de la figure 6.6 est de longueur (x) (0) = (c) 2 (∕A).

Figure 6.6 : Diagramme espace-temps montrant la ligne d'univers de l'origine d'un référentiel soumis à une accélération constante.

La ligne oblique OA est une ligne de simultanéité associée à la ligne d'univers non accélérée tangente à la ligne d'univers accélérée au point A. Cette ligne de simultanéité passe par l'origine, comme le montre la figure 6.6. Pour le démontrer, multipliez les équations (6.21) et (6.22) ensemble et résolvez pour (v∕c) :

D'après la figure 6.6, nous voyons que (ct∕x ) est la pente de la droite OA, où ((x,) ( ct) ) sont les coordonnées de l'événement A. L'équation (6.23) montre que cette droite est bien la ligne de simultanéité souhaitée, puisque sa pente est l'inverse de la pente de la ligne d'univers, (c∕v). Comme il n'y a rien de spécial à propos de l'événement A, on en déduit que tout des lignes de simultanéité associées à la ligne d'univers accélérée passent par l'origine.

Nous nous intéressons maintenant à la longueur de l'intervalle invariant OA de la figure 6.6. En rappelant que (I) 2 = (x) 2 - (c) 2 (t) 2 et en utilisant l'équation 6.22>, nous trouvons que la longueur de OA est

[ 2 2 2 1𕓔 4 2 1𕓔 2 I = (x - c t ) = (c ∕a ) = c∕a, label<6.24>]

qui est la même que la longueur de l'intervalle OB. Par extension, tout les événements sur la ligne d'univers accélérée sont le même intervalle invariant à partir de l'origine. En rappelant que l'intervalle le long d'une ligne de simultanéité est la distance dans le référentiel associé, nous arrivons à la conclusion étonnante que même si l'objet associé à la ligne d'univers courbe de la figure 6.6 accélère en s'éloignant de l'origine, il reste toujours à la même distance (dans son propre cadre) de l'origine.

L'analogie entre ce problème et le paradoxe apparent dans lequel on reste à une distance fixe du centre de la terre tout en accélérant loin de celui-ci n'est pas parfaite. En particulier, le cas terrestre dépend de l'existence de la masse terrestre.

Décalage Gravitationnel Rouge

Figure 6.7 : Diagramme espace-temps pour expliquer le décalage gravitationnel vers le rouge. Pourquoi l'intervalle AC est-il égal à l'intervalle BC ? (L ) est la longueur de l'intervalle invariant OB.

La lumière émise à un niveau inférieur dans un champ gravitationnel voit sa fréquence réduite au fur et à mesure qu'elle se déplace vers un niveau supérieur. Ce phénomène est appelé le rouge gravitationnel changement . La figure 6.26 montre pourquoi cela se produit. Étant donné que l'expérience d'une force gravitationnelle équivaut à être dans un référentiel accéléré, nous pouvons utiliser les outils de la relativité restreinte pour visualiser le processus d'émission et d'absorption de la lumière du point de vue du référentiel non accéléré ou inertiel. Dans ce référentiel, l'observateur de la lumière accélère vers la droite, comme l'indique la ligne d'univers courbe de la figure 6.26, ce qui équivaut à une force gravitationnelle vers la gauche. La lumière est émise au point A avec la fréquence (&omega) par une source qui est fixe à cet instant. A cet instant, l'observateur est également stationnaire dans ce repère. Cependant, au moment où la lumière atteint l'observateur, il ou elle a une vitesse vers la droite, ce qui signifie que l'observateur mesure une fréquence Doppler décalée (&omega) &prime pour la lumière. Puisque l'observateur s'éloigne de la source, (&omega) &prime (< &omega), comme indiqué ci-dessus.

Le décalage Doppler relativiste est donné par

nous devons donc calculer (U∕c). La ligne de simultanéité pour l'observateur au point B passe par l'origine, et est donc donnée par le segment de droite OB sur la figure 6.26. La pente de cette droite est (U∕c), où (U) est la vitesse de l'observateur au point B. On voit sur la figure que cette pente est également donnée par le rapport (X) &prime (∕X). En les égalant, en éliminant (X ) en faveur de (L ) = ((X) 2 - (X) &prime 2 ) 1 ∕ 2 = (c) 2 (&# 8725g), qui est la distance invariante réelle de l'observateur à partir de l'origine, et la substitution dans l'équation 6.25> donne notre formule de décalage gravitationnel vers le rouge :

Si (X) &prime = 0, alors il n'y a pas de décalage vers le rouge, car la source est colocalisée avec l'observateur. En revanche, si la source est située à l'origine, donc (X) &prime = (X), la fréquence Doppler décalée est nulle. De plus, la lumière n'atteint jamais l'observateur, puisque la ligne d'univers est asymptotique à la ligne d'univers lumineuse passant par l'origine. Si la source est à un niveau plus élevé dans le champ gravitationnel que l'observateur, de sorte que (X) &prime (< ) 0, alors la fréquence est décalée vers une valeur plus élevée, i. e., cela devient un &ldquoblue shift&rdquo.

L'équation (6.26) fonctionne pour des géométries plus complexes que celle associée à un référentiel accéléré, par exemple, pour le champ gravitationnel (g ) associé à une étoile, tant que | (X) &prime|≪ (c) 2 (∕g). Dans ce cas (L) n'est plus la distance au centre de l'étoile mais reste égal à (c) 2 (∕g).

Horizons de l'événement

La diagonale de 45 ∘ passant par l'origine de la figure 6.6 est appelée la horizon des événements pour l'observateur accéléré sur cette figure. Notez que la lumière de la &ldquotwilight zone&rdquo au-dessus et à gauche de l'horizon des événements ne peut pas atteindre l'observateur accéléré. Cependant, l'inverse n'est pas vrai &mdash un signal lumineux émis vers la gauche par l'observateur peut traverser l'horizon des événements dans la &ldquotwilight zone&rdquo. L'horizon des événements a donc un caractère unidirectionnel particulier : il transmet les signaux de droite à gauche, mais pas de gauche à droite.

Problèmes

  1. Un objet se déplace comme décrit dans la figure 6.8, qui montre sa position (x) en fonction du temps (t).
    1. La vitesse est-elle positive, négative ou nulle en chacun des points A, B, C, D, E et F ?
    2. L'accélération est-elle positive, négative ou nulle à chacun des points A, B, C, D, E et F ?

    Figure 6.8 : Position d'un objet en fonction du temps.

    1. Esquissez les vecteurs de vitesse de l'objet aux points A, B et C.
    2. Esquissez les vecteurs d'accélération de l'objet aux points A, B et C.
    3. Si la corde se casse au point A, esquissez la trajectoire suivante suivie par l'objet.

    Figure 6.9 : Objet en mouvement circulaire.

    Exprimez votre réponse comme la vitesse de la lumière moins votre vitesse réelle. Astuce : Vous pouvez avoir un problème numérique sur la deuxième partie, que vous devriez essayer de résoudre en utilisant l'approximation (1 + (ϵ) ) x &asymp 1 + (xϵ), qui est valable pour | (ϵ) |≪ 1.

    1. Trouvez la vitesse de l'objet en fonction du temps.
    2. En utilisant le résultat ci-dessus, trouvez la pente de la tangente à la ligne d'univers en fonction du temps.
    3. Trouvez où la ligne de simultanéité correspondant à chaque ligne d'univers tangente croise l'axe (x).
    1. Quelle est la force nette sur un homme de 100 kg dans la voiture vue à partir d'un référentiel inertiel ?
    2. Quelle est la force d'inertie subie par cet homme dans le référentiel de la voiture ?
    3. Quelle est la force nette subie par l'homme dans le cadre de référence de la voiture (accélérée) ?
    1. Quelle devrait être la période de rotation de la terre pour rendre cette personne en apesanteur ?
    2. Quelle est son accélération selon le principe d'équivalence dans le référentiel terrestre dans cette situation ?
    1. Décrivez qualitativement comment les aiguilles de la montre semblent se déplacer vers le Zork alors qu'il observe la montre à travers un puissant télescope.
    2. Après très longtemps, que lit la montre ?

    Astuce : dessinez un diagramme espace-temps avec les lignes du monde du vaisseau spatial et de la montre. Envoyez ensuite des rayons lumineux de la montre au vaisseau spatial.

    1. Du point de vue du Chimborazo, l'horloge de Guayaquil semble-t-elle fonctionner plus vite ou plus lentement que l'horloge du Chimborazo ? Expliquer.
    2. Calculez la différence de fréquence fractionnaire ((&omega ) - (&omega) &prime )(∕&omega ) dans ce cas, où (&omega ) est la fréquence de l'horloge de Guayaquil telle qu'observée à Guayaquil (et la fréquence de l'horloge Chimborazo sur Chimborazo) et (&omega) &prime est la fréquence de l'horloge Guayaquil telle qu'observée à partir du Chimborazo. Vous pouvez utiliser les résultats du problème précédent.

    Amplitude de l'onde étirée ainsi que décalage vers le rouge ?

    Les ondes électromagnétiques ne sont pas des vibrations transversales d'un milieu. Il n'y a pas de mouvement latéral réel. Ce n'est pas comme agrandir photographiquement une image d'une vague d'eau, où l'amplitude croît du même facteur d'échelle que la longueur d'onde.

    Bien que cette question puisse recevoir une réponse purement classique, je pense qu'elle est plus facile à analyser si vous pensez en termes de photons. La fréquence du photon est réduite d'un facteur z, donc E=hf est également réduit de ce facteur. Le volume occupé par l'onde est augmenté d'un facteur z^3, donc la densité d'énergie est réduite d'un facteur z^4. Puisque la densité d'énergie est réduite de z^4, les champs électrique et magnétique sont également réduits, par des facteurs de z^2.

    [EDIT] Marcus a souligné que z devrait être remplacé par 1+z partout ci-dessus afin d'être cohérent avec la notation standard.

    Suggérez-vous qu'une étoile éloignée est "plus brillante" qu'une étoile plus proche ? Est-ce ce que vous pensez observer. non.

    De plus, le décalage vers le rouge cosmique ne se produit pas sur des distances galactiques relativement petites, mais plutôt sur des distances interstellaires beaucoup plus grandes. dans les régions plus petites, la gravité maintient tout à peu près dans la même position relative. et les galaxies proches peuvent se rapprocher ou s'éloigner les unes des autres. cela pourrait entraîner un décalage vers le rouge ou vers le bleu.

    Pas de médium, je comprends... que signifie la deuxième partie. "mouvement latéral réel" ??
    Le champ oscille de cette façon, à droite.

    Wiki a une explication concise (correcte) et un diagramme associé ici :

    Bien que cette question puisse recevoir une réponse purement classique, je pense qu'elle est plus facile à analyser si vous pensez en termes de photons. La fréquence du photon est réduite d'un facteur z, donc E=hf est également réduit de ce facteur. Le volume occupé par l'onde est augmenté d'un facteur z^3, donc la densité d'énergie est réduite d'un facteur z^4. Puisque la densité d'énergie est réduite de z^4, les champs électrique et magnétique sont également réduits, par des facteurs de z^2.

    C'est une réponse claire et complète à Steve, donc il n'y a vraiment rien à ajouter, mais cela illustre une ambiguïté dans la langue anglaise --- comment nous parlons d'augmentation fractionnaire et d'augmentation " d'un facteur ".

    Ou, dans ce cas l'inverse : "diminuer d'un facteur".

    La densité d'énergie des photons est en fait diminuée d'un facteur (1+z) 4
    en ce sens que c'est ce par quoi vous divisez l'ancienne densité pour obtenir la nouvelle densité.

    Les débutants peuvent être déconcertés par cette ambiguïté en anglais.

    Par exemple, si le décalage vers le rouge d'une certaine lumière est z = 0,5, alors l'énergie de chaque photon a été réduite d'un facteur de 1,5 (vous divisez par cela pour obtenir l'énergie actuelle).
    Et le volume a été multiplié par 1,5 3
    ainsi le nombre de photons par unité de volume est réduit de 1,5 3 (ils sont répartis dans un volume plus important).

    Donc tout l'effet sur la densité d'énergie est de la réduire d'un facteur 1,5 4 = un peu plus de 5.
    Donc, vous divisez l'ancienne densité d'énergie par un facteur de 5 environ.

    Cela n'a pas de relation intuitive simple avec 0,5 4 = 1/16, donc un débutant pourrait se tromper en disant "réduit par un facteur de z 4 = 1/16


    Physique du son – Tout ce que vous devez savoir sur les ondes sonores

    L'onde mécanique qui propage la vibration dans un milieu est le Son. Le milieu de propagation peut être liquide, solide ou gazeux. Il est le plus rapide dans les solides, puis liquide et le plus lent dans le gaz.

    Cette vibration est souvent audible en raison de la pression des ondes en milieu gazeux, liquide et solide. Le vide ne permet pas au son de voyager. La psychologie définit le son comme la perception par le cerveau de la réception de la pression acoustique.

    La propagation est un terme pour décrire le son qui voyage. Trois est souvent une perturbation dans le modèle sonore qui fait que l'énergie s'éloigne de la source et ce modèle est l'onde sonore.

    Les ondes sonores sont longitudinales et donc la propagation des particules est parallèle à la direction des ondes d'énergie propagées. Un autre type d'onde est les ondes transversales, elles se déplacent perpendiculairement à la direction des ondes propagées.

    La vibration fait bouger les atomes d'avant en arrière, créant une haute et une basse pression dans le milieu. Ces zones de pression sont respectivement des compressions et des raréfactions.

    Le transport de ces régions vers le milieu environnant entraîne le déplacement des ondes sonores d'un milieu à un autre. La nature du son est différente en raison de la source d'origine. Une guitare aura un son différent d'une batterie.

    Nature du son

    La nature du son dépend principalement de cinq facteurs : la fréquence, la longueur d'onde, l'amplitude, le temps et la vitesse.

    Fréquence du son

    La fréquence de l'onde sonore est le nombre total de raréfactions et de compressions qui ont lieu par unité de temps. Le son d'une seule fréquence crée un son tandis qu'un mélange d'entre elles crée une note. La formule de la fréquence d'une onde sonore est –
    f = 1T (f – fréquence d'une onde sonore et T – période de temps)

    Longueur d'onde du son

    La longueur d'onde est la distance entre la compression et une raréfaction suivie. La formule pour la longueur d'onde du son est –
    λ=vF (f – fréquence de l'onde sonore et v – vitesse de l'onde sonore)

    Amplitude du son

    La perturbation maximale de l'onde sonore est l'amplitude du son. Et la magnitude du son est l'amplitude du son qui est également responsable de la mesure de l'énergie. Une amplitude plus élevée signifie que l'énergie est plus élevée dans l'onde sonore.

    Humain et Son

    • Les humains ont une gamme auditive limitée de fréquences sonores. 20 Hz et 20 000 Hz est la gamme de fréquences de l'oreille humaine. Dans des conditions de laboratoire idéales, il peut descendre jusqu'à 12 Hz et atteindre 20 000 Hz.
    • L'oreille est l'organe par lequel le son atteint le corps. La forme extérieure de l'oreille ressemble à un entonnoir par lequel le son entre. Il y a un canal pour le passage du son qui se termine par une fine membrane appelée le tympan.
    • Le tympan vibre lorsque la vibration sonore l'atteint. C'est une structure en forme de feuille de caoutchouc. Le tympan envoie le message sonore à notre marque à travers l'oreille interne, nous faisant entendre le son.
    • Les humains produisent des sons à partir du larynx. Il y a deux cordes vocales à l'intérieur par lesquelles l'air passe et produit du son. Les hommes ont la corde vocale la plus longue d'environ 20 mm et pour les femmes, elle est de 15 mm.

    Période de temps

    La période de temps est le temps total pour terminer une vibration. Le T indique que le temps prend dans différentes formules. Les secondes mesurent le temps et le Denton est « s ». Il s'agit généralement d'une réciproque de la fréquence des ondes.

    Rapidité

    La distance totale parcourue par une onde en une seconde devient sa vitesse. Mètre, par seconde mesure cette quantité.

    Vitesse = longueur d'onde × fréquence ou v = v

    Vitesse du son

    Les ondes sonores se propagent dans un milieu à une certaine vitesse et c'est la vitesse d'un son. Il est différent pour différents milieux et reste le plus élevé dans le solide car les atomes sont dans un cadre compact.

    La distance décide de l'interaction des atomes dans une particule. Le transfert d'énergie est plus rapide lorsqu'il y a une interaction plus élevée. C'est la raison derrière le son plus rapide dans les médiums solides.

    La vitesse du son suit cette formule –

    C = dt (d – distance et t – temps pris)

    Moyen Vitesse du son
    L'eau 1481 m/s
    Air 343,2 m/s
    Cuivre 4600 m/s
    Hydrogène 1270 m/s
    Verre 4540 m/s

    Intensité du son

    L'intensité sonore en termes simples se réfère au passage de l'énergie en une seconde par unité de surface. Le watt par mètre carré mesure l'intensité sonore. Cela n'a aucun rapport avec la sensibilité de l'oreille humaine. Et c'est une quantité objective.

    Ce n'est pas la même chose que le loudness car le loudness regarde la réponse au son par les oreilles. Et un pitch est la planéité du son.

    La différence entre la musique et le bruit est également due à l'intensité. Le son agréable est de la musique tandis que le son désagréable est du bruit. La formule pour l'intensité du son est –

    I = PA (I – intensité, P – puissance et A – zone)

    Reflet du son

    Les lois de la réflexion sont également applicables au son car il est similaire à la réflexion de la lumière. Les lois de la réflexion sont –

    1. L'incident et le son normal sont présents au même endroit.
    2. L'angle d'incidence = Angle de réflexion

    Lorsque le son entre en contact avec une surface dure, il se réfléchit vers la source. Cette réflexion du son est l'écho. Le tensioactif dur réfléchit le son tandis que le doux l'absorbe.

    Mais en cas de basse fréquence sonore, le son ne peut pas se refléter. Et quand il y a plusieurs échos d'une même source, c'est de la réverbération.

    Échos

    La répétition du son due à la réflexion produit un écho. Ceci est courant lorsque nous nous trouvons seuls dans une pièce vide et entendons notre propre voix en raison de la réflexion sonore. Les surfaces dures comme les falaises, les montagnes et les murs reflètent le son et nous entendons donc un écho.

    Les surfaces sonores sont capables d'absorber le son. L'intervalle de temps d'écho doit être de 1/10e de seconde afin qu'il soit audible comme deux sons différents à l'oreille humaine.

    Ces intervalles nous permettent d'identifier la différence entre le son original et le son réfléchi. Et la distance entre un humain et la surface réfléchissante doit être d'au moins 17,2 mètres pour un écho audible.

    Et la température de l'air est de 20 degrés car la température de l'air change la distance. C'est la raison pour laquelle les échos sont plus présents lors d'une journée chaude ou humide.

    Dans le cas où le milieu réfléchissant est de l'eau, la distance doit être de 75 mètres.

    Utilisations de l'écho

    • Mesurer la profondeur de la mer
    • Localiser les objets sous-marins
    • Enquêter à l'intérieur d'un corps humain

    Réverbération

    Les multiples réflexions du son de la surface réfléchissante donnent lieu à la réverbération. Il y a un bâtiment de chaque reflet qui finit par tomber au fur et à mesure que les objets l'absorbent dans des espaces clos.

    Certains peuvent lui insuffler de l'écho en raison des similitudes mais dans le cas de la réverbération, la distance entre les sources sonores est moins un obstacle à la réflexion est également relativement faible.

    Le temps de réverbération est le paramètre permettant de mesurer quantitativement la réverbération. Il examine généralement la durée de dégradation du son de 60 décibels à partir du niveau de départ.

    Le temps de retard n'est pas inférieur à 0,1 seconde et le temps de réflexion de la surface à l'observateur n'est pas supérieur à 0,1 seconde. Bien que le son original reste dans la mémoire même après toutes les répétitions.

    Avantages et inconvénients de la réverbération

    Ils sont responsables de l'insonorisation des salles musicales afin qu'il y ait une bonne qualité musicale dans la salle. Les ingénieurs du son sont responsables de la construction de ces salles spécialisées.

    L'inconvénient est lorsque la pièce n'a pas de surface insonorisante, ce qui conduit à la mort du son. L'auditeur aura du mal à écouter le son et il y aura une perte d'articulation.

    Application de la réverbération

    • Studios d'enregistrement
    • Réverbère à chambre
    • Haut-parleurs
    • Micros
    • Réverbère à plaques

    Réduction des réverbérations

    La meilleure idée pour le réduire est d'utiliser un revêtement en matériau insonorisant sur des objets durs. Cela permettra au son réfléchi de décroître plus rapidement et l'auditeur pourra entendre le son d'origine. La laine minérale ou les fibres de verre sont des matériaux poreux qui convertissent l'énergie sonore en énergie thermique par friction.

    Vibration des colonnes d'air

    L'instrument à vent produit un son par vibration à l'intérieur des tuyaux d'air. Il y a un mouvement à l'intérieur de ces tubes qui fait que les particules d'air se déplacent parallèlement à la paroi du tuyau. Il en résulte une création d'ondes longitudinales à l'intérieur du tuyau.

    Cela ne dépend pas des nœuds fermés ou ouverts. Les nœuds sont l'extrémité des cordes pour éviter de vibrer. Cela signifie que l'air ne quitte pas le tuyau.

    Les particules d'air ne montrent donc aucun mouvement créant ainsi un nœud de déplacement. Il y a une pression élevée à l'intérieur du tube à cause de cela, donc souvent appelée ventre de pression. Dans le cas d'une extrémité de tuyau ouverte, l'air sort et entre facilement.

    Mais la pression à la fin doit être égale à la pression ambiante et entraîner un mouvement de va-et-vient de particules de grande amplitude. Cela conduit à un ventre de déplacement.

    Ondes supersoniques et de choc

    Un bang sonique est une situation où la vitesse de la source est plus rapide que la vitesse du son. C'est un type d'onde de choc où la source génère plusieurs ondes et elles se réunissent au fil du temps pour créer une forte onde somme. Ce phénomène est très inhabituel ou rare.

    Un exemple est un bateau à moteur, la vitesse du bateau est plus rapide que la vitesse des vagues créant un arc en forme de V. Une création de cône de marche a lieu dans les airs lorsque l'avion a une vitesse supérieure à la vitesse du son. Un cône de marche plus élevé est le signe d'une vitesse plus élevée de l'avion et vice versa.

    Réfraction des ondes sonores

    Comme nous l'avons lu ci-dessus, le son voyage plus rapidement dans l'air chaud. En effet, les ondes sonores se plient lorsqu'elles traversent des couches d'air de températures différentes. La courbure de ces ondes sonores est la réfraction. L'air est plus chaud près du sol un jour d'été et donc la vitesse du son près du sol est plus rapide.

    Le son s'éloigne du sol à cause de la réfraction. Et le cas est opposé lors d'une journée d'hiver plus froide. La réfraction du son dépend de la densité de l'atmosphère. La densité diminue souvent lorsqu'il y a une élévation de température. Ce phénomène a beaucoup de similitudes avec la réfraction de la lumière.

    Diffraction des ondes sonores

    La raison pour laquelle nous pouvons entendre un son derrière la porte fermée est la diffraction du son. Ce phénomène permet aux ondes sonores de contourner les obstacles. Cela signifie que le petit trou de serrure sur la porte laisse passer les ondes sonores.

    Nous voyons la diffraction des ondes dans notre vie quotidienne. C'est pourquoi le son du tonnerre à distance sonne plus haut que le plus proche.

    Les tonalités plus profondes des ondes sonores se plient près des obstacles, vous faisant entendre un grondement profond du tonnerre.

    Résonance

    Chaque objet a une fréquence naturelle selon ses caractéristiques ou ses caractéristiques. La résonance est la situation dans laquelle l'objet se déplace à sa fréquence naturelle en raison des vibrations reçues d'un autre système avec la même fréquence.

    Les types de systèmes acoustiques, mécaniques, électriques et optiques sont capables de résonance. Il y a une augmentation de l'amplitude des vibrations due à la résonance. C'est aussi très risqué dans certains cas.

    Les soldats traversant un pont suspendu se cassent toujours pour éviter la résonance et la chute du pont. C'est aussi la raison pour laquelle les radios ont une fréquence particulière à syntoniser.

    Interférence des ondes sonores

    Le principe de superposition permet à deux ou plusieurs ondes sonores de se réunir ou de se combiner. Cette combinaison d'ondes est l'interférence. Le principe de superposition stipule que « lorsque deux ondes sont au même endroit en même temps, leurs amplitudes se combinent ».

    • L'interférence constructive – magnitude totale de l'onde > onde individuelle
    • L'interférence destructrice – magnitude d'onde totale et onde individuelle de lt

    Ondes électromagnétiques

    La formation d'ondes électromagnétiques est due à la modification mutuelle des champs magnétiques et électriques. 299 792 458 m/s est leur vitesse dans le vide. Les micro-ondes et les rayons X ont des ondes électromagnétiques.

    Effet Doppler

    La science planétaire utilise cet effet très régulièrement. Il dit que « la fréquence du type d'onde augmente avec la distance décroissante entre la source de l'onde et les observateurs ». Christian Johann Doppler est à l'origine de ce concept.

    • « Les ondes émises par une source voyageant vers un observateur se compressent »
    • « Les ondes émises par une source s'éloignant d'un observateur s'étirent »

    Formules à effet Doppler

    En termes plus simples, le changement de fréquence en raison du mouvement relatif entre l'observateur et la source. La formule de cet effet est –
    f’ = (v +- vo / v +- vs) f

    (Ici, v – vitesse de l'onde sonore, vo – vitesse de l'observateur, vs, la vitesse de la source, f' – fréquence observée, et f- fréquence réelle.) C'est la seule équation de cette effet mais il est capable de changer en cas de changement de vitesse.

    Source se déplaçant vers l'observateur au repos
    La vitesse de l'observateur est nulle donc vo devient nul. L'équation pour l'observateur au repos est –
    f' = (v / v – vs) f

    La source s'éloigne de l'observateur au repos
    La vitesse de l'observateur est à nouveau nulle et la vitesse de la source est négative. L'équation pour cette situation est –
    f' = (v / v – (-vs)) f

    Observateur se déplaçant vers une source stationnaire
    Dans cette situation, la vitesse de la source est nulle. Cette équation pour cette situation est –
    f' = (v + vo / v) f

    Observateur s'éloignant d'une source stationnaire
    Dans ce cas, la vitesse de la source est nulle et la vitesse de l'observateur est négative. L'équation est –
    f' = (v – vo / v) f

    Utilisations de l'effet Doppler

    • Sirènes
    • Radar
    • Astronomie
    • L'imagerie médicale
    • Mesure du débit sanguin
    • Communication par satellite
    • Mesure des vibrations
    • Biologie du développement
    • l'audio
    • Mesure du profil de vitesse

    Limitations de l'effet Doppler

    • Elle est applicable lorsque la vitesse du son est supérieure à la vitesse de la source et des observateurs.
    • Le mouvement de l'observateur et de la source doit être dans la même ligne.

    Effet Doppler en lumière

    L'effet Doppler sur la lumière est un changement apparent de la fréquence de la lumière en raison du mouvement relatif de la lumière entre la source et l'observateur. L'onde sonore subit des fluctuations de dépenses sur la source, le support et l'observateur.

    Mais la lumière n'a pas besoin de médium et même dans le vide, la vitesse relative a un impact sur l'effet.

    Décalage rouge et décalage bleu

    Lorsque l'observateur regarde une source lumineuse s'éloigner, il reçoit une fréquence plus faible par rapport à la fréquence d'origine. Cela se traduit par un décalage vers l'extrémité rouge du spectre et constitue le décalage vers le rouge.

    Et lorsque la source lumineuse se dirige vers lui, la fréquence reçue est plus élevée. Il verra l'extrémité supérieure du spectre lumineux et constitue le décalage vers le bleu.

    Conclusion

    Le son est l'un des sujets de physique les plus importants pour plusieurs concours. Ces examens sont UPSC, RRB, SSC, etc. Certains sujets importants étaient la nature du son, l'effet Doppler, les ondes, etc.

    L'article de General Science aura certainement quelques questions sur ce sujet. Et cela est également important pour les préliminaires. En effet, il relève de la 9e physique et est également présent dans les livres du NCERT.

    Les candidats recevront certainement des informations fiables et faciles à comprendre de l'article ci-dessus. Les aspirants seront mieux préparés après avoir lu ceci.

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    La densité de la lumière dans l'espace intergalactique est négligée. Lorsque les théories de la lumière, nous croyons maintenant, notre compréhension de la lumière était plus limitée qu'elle ne l'est maintenant.

    Nos théoriciens ne connaissaient pas cette lumière pliée avec la densité de gravité, démontrée par l'occlusion des étoiles.

    C'est "Le principe Molly de la lumière"

    Puisque la lumière est affectée par la gravité, nous pouvons supposer que la lumière affectera également la lumière, pas beaucoup, mais quelques-unes. Au cours des millions d'années et plus de voyages, la seule chose que nous savons entre les étoiles est la lumière. La lumière est de l'énergie, et ou les particules voyageant rapidement et à proximité, la lumière absorbe une partie de l'énergie de la lumière venant dans l'autre sens. Cette perte d'énergie se traduit par un décalage vers le rouge de la signature spectrale de la lumière (dans les deux sens). toi, nous ne pouvons en mesurer qu'un.

    D'un article sur l'occlusion stellaire, je me souviens d'une formule selon laquelle si la gravité affecte la masse à 1, la gravité affecte la lumière à la puissance négative26. Je soutiens que la lumière peut affecter la lumière à la puissance négative676. C'est un petit nombre, mais rappelez-vous que la lumière voyage depuis longtemps et qu'elle est en contact très étroit avec la lumière de l'autre direction.

    Molly était mon arrière grand-mère, c'était une petite femme mais si elle voulait déplacer la montagne elle a commencé à pousser, La montagne a bougé !

    Je me demande également si la lumière décalée vers le rouge est plus sujette à ces effets que la lumière décalée vers le bleu, où les effets deviennent quelque peu exponentiels ? plus l'autre lumière affecte la lumière que nous observons, plus elle devient décalée vers le rouge et plus elle est sujette à l'effet.

    La densité de la lumière dans l'espace intergalactique est négligée. Lorsque les théories de la lumière, nous croyons maintenant, notre compréhension de la lumière était plus limitée qu'elle ne l'est maintenant.

    Nos théoriciens ne connaissaient pas cette lumière pliée avec la densité de gravité, démontrée par l'occlusion des étoiles.

    C'est "Le principe Molly de la lumière"

    Puisque la lumière est affectée par la gravité, nous pouvons supposer que la lumière affectera également la lumière, pas beaucoup, mais quelques-unes. Au cours des millions d'années et plus de voyages, la seule chose que nous savons entre les étoiles est la lumière. La lumière est de l'énergie, et ou les particules voyageant rapidement et à proximité, la lumière absorbe une partie de l'énergie de la lumière venant dans l'autre sens. Cette perte d'énergie se traduit par un décalage vers le rouge de la signature spectrale de la lumière (dans les deux sens). toi, nous ne pouvons en mesurer qu'un.

    D'un article sur l'occlusion stellaire, je me souviens d'une formule selon laquelle si la gravité affecte la masse à 1, la gravité affecte la lumière à la puissance négative26. Je soutiens que la lumière peut affecter la lumière à la puissance négative676. C'est un petit nombre, mais rappelez-vous que la lumière voyage depuis longtemps et qu'elle est en contact très étroit avec la lumière de l'autre direction.

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    Voir la vidéo: Cest quoi le décalage vers le rouge? red shift - exercice corrigé effet doppler terminale S (Novembre 2024).