La gravitation

La gravité est une notion très importante en astronomie, c'est ce principe qui nous permet d'expliquer la majeure partie des phénomènes (les orbites des corps célestes, la formation des étoiles, des galaxies, et des planètes, les marées...). Pour bien le comprendre, plaçons-nous tout d'abord sur terre. Comme Newton et sa pomme nous l'ont appris, tout corps possédant une masse (c'est à dire ayant un certain poids) est soumis à l'attraction de la terre. C'est à dire que la masse terrestre à la faculté d'exercer une force à distance sur tous les objets pesants qui nous entourent ! C'est tellement évident qu'il à fallu des dizaines de milliers d'années à l'homme pour le comprendre.

Cette force est d'ailleurs proportionnelle à la masse de l'objet soumis. Plus l'objet est gros, dense et donc lourd, plus il sera attiré par la terre. Formidable ! c'est une source d'énergie fabuleuse, grâce à la gravité on fait fonctionner des horloges (à balancier ou à poids), on fabrique de l'électricité (grâce à la chute d'eau crée par un barrage ou par utilisation des marées)...

En fait, comme cette force s'exerce à distance, on en déduit qu'elle est issue d'un champ de force. Ce champ s'appelle le champ de gravitation ou champ de pesanteur. Le champ de pesanteur existe à partir du moment où un corps possède une masse. La terre est très lourde elle crée donc un champ de pesanteur très puissant qui s'étend à l'infini. Mais la pomme de Newton, à aussi une masse, elle crée don elle aussi un champ de pesanteur (tout aussi infini que celui de la terre, mais lui est très faible).

La valeur du champ dépend de la distance qui sépare le point où l'on veut le mesurer et le centre de la masse. On calcul sa valeur grâce à la formule de Newton :



Champ de pesanteur =  G x Masse
                     ----------- 
                      distance² 

      (G est la constante de gravitation)

Ce qui est marquant dans cette formule c'est que plus on s'éloigne du centre de la masse et plus la valeur de ce champ de gravitation diminue vite.

On a donc :

Champ crée par la terre

Champ crée par la pomme

Alors que ce passe-t-tl, on a deux objets, la terre et la pomme, qui crée des champs de gravitation certes, mais ca ne dit pas pourquoi elles s'attirent ? En effet, dans l'autre sens tout objet pris dans un champ de pesanteur subit une force proportionnelle à la valeur du champ de pesanteur (à son point d'application) multiplié par la masse de cet objet.

La force est égale à : Force = Masse de l'objet A x champ de gravitation créé par l'objet B (au centre de masse de l'objet A)

On voit donc que la terre crée une force sur la pomme mais aussi que la pomme exerce la même force sur la terre (si, si faites le calcul !) . Amusant non ? Oui, vous me répondrez qu'a l ‘échelle de la terre une force de 1000N (100g) c'est ridicule, mais je maintiens, c'est impressionnant tout de même !

Ce principe d'action et réaction est la basse de tous les équilibres dans l'univers. Si la lune tourne avec la terre c'est que la lune agit sur la terre mais aussi parce que la terre agit sur la lune. Et de la même façon, si le couple terre - lune tourne autour du soleil c'est parce que (à l'échelle du système solaire on peut associer la terre et la lune car ils sont finalement très proche au regard du reste) le soleil agit sur le couple Terre - lune qui lui aussi agit sur le soleil....

En astronomie, il est possible de mesurer la valeur du champ de gravitation et donc de connaître indirectement la masse d'une planète. L'une des meilleures méthodes consiste à observer les satellites de la planète. Comme les objets tombent plus vite sur une planète massive, les satellites tournent plus rapidement. (comme dirait notre ami fanfan LATILPE : plus on tourne moins vite et mois on pèse plus lourd). De l'observation de durée de rotation on peut dédire la valeur des masses des objets.

Comparaison pour deux couples (la planète et le satellite sont situés à la même distance l'un de l'autre)

Planète centrale moins massive

C'est comme cela que l'astronome (Français) LEVERRIER a calculé l'orbite d'Uranus.

La gravité courbe de l'espace

Dans la théorie de la relativité générale, Einstein montre que la gravité crée une courbure de l'espace temps. Les masses courbent les ondes électromagnétiques. A l'extrême limite dans le cas de masse extrêmement importante, la lumière peut devenir prisonnière de la courbure spatio-temporelle. Les ondes est ce que l'on nomme un trou noir.

Planète centrale moins massive

Mais savez vous que la gravitation est a l'origine des marées?