"'O
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
9.1. Interaction gravitationnelle et notion de relativité générale
Figure 9.1 - Illustration du principe d'équivalence: chute d'un corps dans une fusée,
accélérée ou non.
Considérons, pour fixer les idées, l'exemple d'une fusée dans laquelle un observateur lâche un objet de masse m (voir la figure 9.1) qui tombe verticalement vers le sol.
Sans connaissance de l'environnement extérieur à la fusée (c'est-à-dire sans avoir de
hublot ou de système permettant d'apprécier, de l'intérieur, le mouvement de la fusée
par rapport à un référentiel quelconque), il peut tirer les conclusions suivantes :
1. la fusée est immobile dans un champ de gravitation (posée à la surface d'une
planète par exemple) et 1 'objet lâché est attiré par la gravité ;
2. ou bien la fusée est accélérée par rapport à un référentiel inertiel et l'objet lâché
va dans le sens opposé à ce mouvement accéléré.
Dans le premier cas, la chute est due à la gravité (g), alors que dans le second cas
elle est due à une accélération (a). Si a = g, les deux mouvements sont identiques et
l'on ne peut pas déterminer, par une expérience interne à la fusée, laquelle des deux
propositions précédentes est correcte.
Une conséquence directe est que la lumière est défléchie par un champ de gravitation. En effet, puisqu'un rayon lumineux suit une ligne droite dans un référentiel
inertiel, le principe d'équivalence implique qu'il subira une accélération, et donc qu 'il
sera courbé, lorsqu'il traversera un champ gravitationnel.
Ce phénomène est illustré sur la figure 9.2 où le référentiel
référentiel inertiel, la lumière s'y propage en ligne droite. Dans le référentiel terrestre
Les phénomènes de lentille et de mirage gravitationnels sont directement reliés
à cet effet de courbure des rayons lumineux par un champ de gravitation. En effet,
lorsqu'un objet très massif (le cœur d ' un amas de galaxies par exemple) est situé entre
un observateur et une source lumineuse, il courbe les rayons lumineux de celle-ci et
déforme ainsi J'image reçue par un observateur (figures 9.3 et 9.4). Ces phénomènes
ont été observés dans de multiples circonstances depuis leur découverte en 1979.
11 5
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
9.1. Interaction gravitationnelle et notion de relativité générale
Figure 9.1 - Illustration du principe d'équivalence: chute d'un corps dans une fusée,
accélérée ou non.
Considérons, pour fixer les idées, l'exemple d'une fusée dans laquelle un observateur lâche un objet de masse m (voir la figure 9.1) qui tombe verticalement vers le sol.
Sans connaissance de l'environnement extérieur à la fusée (c'est-à-dire sans avoir de
hublot ou de système permettant d'apprécier, de l'intérieur, le mouvement de la fusée
par rapport à un référentiel quelconque), il peut tirer les conclusions suivantes :
1. la fusée est immobile dans un champ de gravitation (posée à la surface d'une
planète par exemple) et 1 'objet lâché est attiré par la gravité ;
2. ou bien la fusée est accélérée par rapport à un référentiel inertiel et l'objet lâché
va dans le sens opposé à ce mouvement accéléré.
Dans le premier cas, la chute est due à la gravité (g), alors que dans le second cas
elle est due à une accélération (a). Si a = g, les deux mouvements sont identiques et
l'on ne peut pas déterminer, par une expérience interne à la fusée, laquelle des deux
propositions précédentes est correcte.
Une conséquence directe est que la lumière est défléchie par un champ de gravitation. En effet, puisqu'un rayon lumineux suit une ligne droite dans un référentiel
inertiel, le principe d'équivalence implique qu'il subira une accélération, et donc qu 'il
sera courbé, lorsqu'il traversera un champ gravitationnel.
Ce phénomène est illustré sur la figure 9.2 où le référentiel
référentiel inertiel, la lumière s'y propage en ligne droite. Dans le référentiel terrestre
Les phénomènes de lentille et de mirage gravitationnels sont directement reliés
à cet effet de courbure des rayons lumineux par un champ de gravitation. En effet,
lorsqu'un objet très massif (le cœur d ' un amas de galaxies par exemple) est situé entre
un observateur et une source lumineuse, il courbe les rayons lumineux de celle-ci et
déforme ainsi J'image reçue par un observateur (figures 9.3 et 9.4). Ces phénomènes
ont été observés dans de multiples circonstances depuis leur découverte en 1979.
11 5