Demandez à Ethan: pourquoi ne pouvons-nous pas sentir la Terre voler dans l’Espace?

notre planète n’est pas l’endroit stationnaire que nous pensons être sous nos pieds, mais se déplace plutôt d’une manière incroyablement complexe à travers l’univers. Nous tournons sur notre axe une fois toutes les 24 heures, tournons autour du soleil une fois par an, tandis que l’ensemble du système solaire orbite à 220 km/s autour de la Voie Lactée, qui accélère vers Andromède dans le groupe Local, qui se déplace lui-même par rapport au rayonnement laissé par le Big Bang. C’est beaucoup de mouvement cosmique! Et pourtant, nous ne pouvons pas le sentir du tout., Cela dérange beaucoup, y compris la lectrice Annie Bennett, qui demande:

j’ai désespérément besoin de votre aide! Aidez – moi à expliquer à mon mari Pourquoi vous ne pouvez pas sentir la terre voler dans l’espace!

Il y a une raison simple pour laquelle nous ne pouvons pas le sentir dans notre corps, mais il ne sera pas intuitif pour quiconque est habitué à leurs expériences ici-bas.

Si vous êtes dans une voiture qui se déplace à 15 miles par heure (mph) et que vous collez vos membres par la fenêtre, vous sentirez le vent souffler légèrement contre elle. Il est vrai que plus vous allez vite, plus la force que vous ressentirez est grande, mais la façon dont votre main ou votre pied ressent la force n’est pas nécessairement intuitive., Si vous accélérez jusqu’à se déplacer à 30 mph, la force sur votre appendice sera quatre fois ce qu’il était à 15 mph; si vous accélérez jusqu’à 60 mph, cette force augmente à seize fois ce qu’il était à 15 mph.

mais cette force n’existe que parce que votre main, physiquement, se déplace à une vitesse relative par rapport aux molécules d’air avec lesquelles elle entre en collision. Si, au lieu de cela, vous aviez les fenêtres de la voiture fermées, votre main ne sentirait aucune force du tout. Et c’est parce que l’air à l’intérieur de la voiture est immobile par rapport à votre corps. Ce n’est que lorsque deux objets sont en mouvement relatif l’un par rapport à l’autre que vous pouvez ressentir une force.,

lorsque la Terre tourne autour du soleil, ou lorsque le système solaire tourne autour de la galaxie, ou lorsque notre galaxie se déplace par rapport aux autres galaxies de notre groupe Local, ou lorsque le groupe Local se déplace par rapport au reste de l’univers, il n’y a aucun effet sur notre corps que,

Il n’y a pas de capteur de force que nous pouvons appliquer pour détecter les effets de ce mouvement pour une raison simple: tout ce qui exerce une force sur notre corps, nous faisant accélérer, exerce également une force proportionnelle sur la Terre, l’obligeant à accélérer exactement au même rythme. Tout comme vous ne pouvez pas vous sentir en mouvement dans une voiture en douceur avec les fenêtres enroulées, vous ne pouvez pas sentir la Terre se déplacer à travers l’univers tant que vous aussi, êtes lié à la planète Terre., Cela s’applique à n’importe quelle échelle que vous pouvez concevoir, de la dynamique du système solaire jusqu’aux échelles de l’univers entier.

en fait, L’histoire va encore plus loin que cela, comme Einstein l’a pressenti pour la première fois il y a plus de 100 ans. Appelant cela « sa pensée la plus heureuse », il réalisa que tout changement dans le mouvement d’un objet semblerait être une accélération, et que toutes les formes d’accélération constante — y compris la gravitation — seraient indiscernables les unes des autres.,

nous appelons maintenant ce principe D’équivalence D’Einstein, et il nous dit que tout référentiel accéléré ne peut pas avoir sa cause d’accélération déterminée par un objet qui fait partie du système interne. En d’autres termes, si vous faites partie de la Terre (et désolé, Annie, vous et votre mari le faites tous les deux) et que la Terre accélère, alors vous accélérerez aussi, et vous ne pourrez pas ressentir les effets de l’une des différentes causes.,

cela a été réalisé pour la première fois par Galilée, qui a compris qu’une balle tombée de la Tour Penchée de Pise tomberait tout droit, plutôt que de rester à la traîne pendant que la Terre tournait, parce que l’atmosphère terrestre se déplaçait avec notre planète.

ce phénomène serait vrai même si vous n’étiez pas sur Terre!, Si vous étiez dans l’espace — sur la Station spatiale internationale, par exemple — vous accéléreriez absolument en raison de l’influence de tout ce qui vous déplace à travers l’univers. La Terre vous tire dessus; le soleil et les planètes vous tirent dessus; le reste de la galaxie et de l’univers exercent également une force gravitationnelle sur vous.

Ces forces vous font accélérer. Mais ces mêmes forces font également accélérer tous les objets de votre environnement, y compris les autres astronautes avec vous, les objets inanimés (comme les fruits) et la station spatiale elle-même, au même rythme que vous., Vous êtes dans ce que vous vivez comme une « chute libre », tout comme tous les autres objets. Par rapport à votre environnement, il n’y a pas de force nette, et donc pas d’accélération perceptible.

Mais il y a quelques exceptions que vous pouvez détecter, bien qu’il soit douteux que votre corps soit suffisamment sensible. Il y a des forces que nous éprouvons du fait que la Terre est un grand objet tridimensionnel, et nous sommes situés à un seul point sur sa surface. Par rapport à la Terre, nous éprouvons certaines forces quelque peu différemment de la façon dont la terre, dans l’ensemble, l’éprouve.

Une de ces exceptions est les forces de marée. Vous, vous-même, êtes un objet en trois dimensions., Vos pieds, sur le sol, sont légèrement plus proches du centre de la terre que votre tête, ce qui signifie que la force gravitationnelle de la Terre est légèrement plus grande sur vos pieds. Cela n’est peut-être pas assez significatif pour que vous le remarquiez, mais vous pouvez concevoir une expérience suffisamment sensible aux minuscules différences de la force gravitationnelle. Le premier à le voir était L’expérience Pound-Rebka, qui était l’un des tests classiques de la théorie de la gravité D’Einstein, La vérifiant de manière spectaculaire.,

l’Autre est l’effet des marées sur la Terre elle-même. La Terre tourne et la Lune remorque à la fois la croûte terrestre et les océans qui l’entourent. Lorsque la Terre tourne, la force de la Lune change sur chaque point individuel, provoquant le renflement des océans.,

bien que vous, en tant que personne, ne soyez pas assez sensible pour détecter les changements de force, vous pouvez facilement ressentir les marées entrant et sortant, lorsque la Terre tourne sur son axe. Le fait que nous ayons deux renflements océaniques, et que la Terre tourne une fois par jour, signifie que nous obtenons deux marées basses et deux marées hautes par jour. Vous ne pouvez peut-être pas ressentir les forces de marée dans votre propre corps, mais vous pouvez clairement ressentir ses effets.

enfin, le fait que la Terre elle-même tourne entraîne un type particulier de force ressentie par tout ce qui se trouve à sa surface: la force de Coriolis. Parce que la Terre tourne par rapport à un emplacement fixe (c.-à-d.,, autour de son axe), les points le long de sa surface à différentes latitudes subiront une légère force qui provoque une rotation supplémentaire.

la force maximale serait ressentie par un objet au pôle Nord ou au pôle Sud, ce qui lui ferait subir une rotation supplémentaire de 360 degrés sur un objet qui n’était pas sur Terre. Mais les deux hémisphères différents subissent une rotation dans des directions opposées: le pôle Nord ressent une rotation dans le sens antihoraire tandis que le pôle Sud ressent une rotation dans le sens des aiguilles d’une montre., Pour quelqu’un à l’Équateur, la force tombe à zéro, et quelqu’un à des latitudes intermédiaires n’obtient qu’une rotation partielle au cours d’une journée.

La première fois que cette expérience a été faite était de manière dramatique en France par Léon Foucault, qui a effectué son expérience de 1851 en attachant un poids énorme via une longue corde au plafond du Panthéon à Paris, France. Après l’avoir laissé aller en ligne droite, il a été surveillé au cours d’une journée, se balançant et se balançant. Au fil des heures, il est devenu clair que le pendule ne se déplaçait pas dans un simple mouvement de va-et-vient, mais tournait par rapport au reste du Panthéon.,

c’était la preuve indiscutable que la Terre elle-même tournait, que la force de Coriolis était réelle et que les prédictions d’une terre en rotation étaient, en fait, confirmées par une expérience directe et facilement visible.

en tant qu’être humain, les capteurs de force sur notre corps sont primitifs et ne fonctionnent que sur des durées extrêmement courtes. Il faut les énormes effets cumulatifs qui ne se produisent qu’au cours d’une journée pour pouvoir expérimenter la rotation de la terre, ou des mesures de précision qui vont bien au-delà des capacités de notre corps, pour détecter le mouvement de la Terre.

Mais ce mouvement est réel, et la raison pour laquelle vous ne pouvez pas le sentir n’est pas parce que nous ne bougeons pas, mais plutôt parce que votre corps humain est en mouvement constant et uniforme par rapport à la Terre elle-même., Si quelque chose exerçait une force différentielle sur vous depuis la Terre, vous le sentiriez immédiatement. Mais en l’absence de cela, vous aurez besoin d’un instrument beaucoup plus sensible qu’un simple corps humain. En un mot, c’est une grande partie de ce que la science est tout au sujet: trouver des moyens au-delà de nos sens simples évidents pour explorer et en apprendre davantage sur l’univers. La terre bouge, et un pendule de Foucault est la façon dont vous pouvez voir ses effets par vous-même!

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