GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE

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Max Born

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Lord Kelvin

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Julius Robert Oppenheimer

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Généralités

Le terme « gravitation » est employé depuis l'époque de Newton pour désigner le mécanisme de l'attraction résiduelle mutuelle agissant à distance entre les objets, indépendamment de la nature spécifique de la matière dont ils sont constitués. Cette propriété – indépendance de la nature de la matière – fut établie par Galilée en 1638, avec la formulation de ce qui est maintenant connu sous le nom de principe d'équivalence. Celui-ci traduit le fait que, si les effets mettant en jeu la nature physico-chimique des corps (comme la résistance de l'air, les forces magnétiques...) sont éliminés, n'importe quel petit corps tombera vers la Terre avec la même accélération g (par rapport à un repère de référence lié à la Terre). Newton interpréta ce champ gravitationnel apparent g mesuré localement comme la somme d'une petite contribution centrifuge (compensant l'accélération due à la rotation de la Terre) et d'une contribution strictement gravitationnelle γ, où le vecteur champ γ doit être envisagé comme s'étendant à tout l'espace et représentant l'accélération totale (par rapport à un repère inertiel) de tout corps libre de l'influence de forces non gravitationnelles. Newton compléta sa théorie en postulant que γ se compose de la somme des contributions de chaque élément microscopique de matière, proportionnellement à leur masse, en suivant la célèbre loi de l'inverse du carré de la distance. Si r représente la distance à l'élément et →ı le vecteur unitaire orienté dans sa direction, le champ gravitationnel est donné par :

où Σ représente une sommation sur tous les éléments de masse m non nulle, et où G est la constante d'attraction universelle. Dans le cas d'un objet sphérique, l'évaluation de la sommation peut être obtenue immédiatement : le champ à l'extérieur de l'objet est le même que si un seul élément microscopique de masse M = Σ m était placé en son centre.

La théo [...]


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Écrit par :

  • : membre de la Royal Society de Londres, maître de recherche au C.N.R.S., responsable de l'astrophysique relativiste à l'Observatoire de Paris

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Pour citer l’article

Brandon CARTER, « GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/gravitation-et-astrophysique/