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Dessins et plans, Astronomie, Étoiles, Horizon, Anticythère (Grèce. - île), Astrolabes, Temps et espace
Astrolabe
L'astrolabe (du grec astrolabos signifiant « instrument pour prendre la hauteur des astres »1 ou Almincantarat, Almicantarat) est une double projection plane (le plus souvent une projection polaire) qui permet de représenter le mouvement des astres sur la voûte céleste. Le principe de sa construction est connu depuis l'époque grecque : son invention est attribuée classiquement à Hipparque (v. -190 à -120). Une forme très perfectionnée, datant de -87, la machine d'Anticythère, a été découverte au large de l'île du même nom. Mais son utilisation courante n'a été répandue que par les astronomes arabes, à partir du VIIIe siècle.
Textes, Sabliers, Temps -- Aspect psychologique, Dix-septième siècle, Allemand (langue), Temps et espace dans le langage, Calligrammes, Poésie visuelle
Calligramme du sablier de Theodor Kornfeld
Calligramme allemand en forme de sablier, par Theodor Kornfeld (1636-1698), poète baroque : Le temps passe... (Die Zeit vergehet Und halb entstehet Der Rechnungstag Von aller Sach ; Sey Fromm Und kom. Der Sand versin- ket Uns damit winket Wir sollen fort Zum an- dern Orth ! Gott uns leite und bereite ! Miss alle Stunde wohl und richte deine Sachen ; Das du in letzter Stund kanst gute Rechnung machen ! )
Dessins et plans, Fonds de cartes, Temps -- Systèmes et normes, Espace-temps, Europe, Fuseaux horaires, Base de temps
Carte des fuseaux horaires en Europe
Carte des fuseaux horaires (UTC) en Europe. Légende : bleu = UTC+1, violet = UTC+2, rouge = UTC+3, rose = UTC+4, vert (à l'est) = UTC+5. Le TAI (Temps atomique international) est établi par le Bureau international des poids et mesures (BIPM) (Pavillon de Breteuil à Sèvres en France) à partir de quelque 349 (décembre 2008) horloges atomiques au césium réparties dans le monde. UTC a la même marche et la même fréquence que le TAI mais en diffère par un nombre entier de secondes. Pour ce faire, UTC est occasionnellement incrémenté ou décrémenté d' une seconde atomique entière, pour faire en sorte que la différence entre UTC et le temps universel UT reste inférieure à 0,9 s, tout en assurant un écart d’un nombre entier de secondes atomiques par rapport au temps atomique.
Cône de lumière
Représentation schématique de l'espace de Minkowski, qui montre seulement deux des trois dimensions spatiales : cône de lumière. Un espace de Minkowski, du nom de son inventeur Hermann Minkowski, est un espace affine mathématique à quatre dimensions modélisant l'espace-temps de la relativité restreinte : les propriétés physiques présentes dans cette théorie correspondent à des propriétés géométriques de cet espace, la réciproque n'étant pas vraie car le réalisme physique n'est pas entièrement contenu dans cette géométrisation.
Dessins et plans, Espace-temps, Branes, Cosmologie quantique, Physique théorique, Contribution à la cosmologie
Cosmologie branaire
Illustration très schématique de la cosmologie branaire : Les univers situés sur les branes flottent dans un super-univers, formé de dimensions supplémentaires, petites ou grandes selon les modèles.
Courbure de l'espace-temps sous le poids de la Terre
Illustration de l'influence d'une masse (ici, la Terre) sur l'espace-temps. En physique, l'espace-temps est une représentation mathématique de l'espace et du temps comme deux notions inséparables et s'influençant l'une l'autre, suite à l'apparition de la relativité restreinte et sa représentation géométrique qu'est l'espace de Minkowski, et dont l'importance a été renforcée par la relativité générale. Cette conception de l'espace et du temps est l'un des grands bouleversements survenus au début du XXe siècle dans le domaine de la physique, mais aussi pour la philosophie.
Diagrame de Minkowski
Diagrame de Minkowski : représentation symétrique, avec les lignes de simultanéité pour chaque observateur. Il existe une représentation symétrique du diagramme de Minkowski (appelée également diagramme de Loedel d'après le physicien Enrique Loedel Palumbo qui a introduit le premier cette représentation symétrique) où aucun référentiel n'est privilégié. Les deux systèmes d'axes sont représentés symétriquement par rapport aux directions orthogonales, et sont séparés par un angle \beta tel que : \sin(\beta) = \frac{v}{c}. Contrairement à la représentation asymétrique, l'échelle et la graduation des axes des deux référentiels est la même, ce qui facilite l'interprétation des figures. Cette représentation apparaît plus proche de l'esprit de la relativité où aucun référentiel n'est privilégié : en effet, dans la représentation asymétrique, le fait de prendre les axes Ot et Ox orthogonaux est arbitraire, alors que dans la représentation symétrique, l'orthogonalité de Ot avec Ox' et de Ot' avec Ox résulte des symétries, et donne immédiatement l'invariance de la distance de Minkowski entre deux événements. Par définition, tous les événements situés sur l'axe (0,x) sont simultanés (possèdent le même temps t = 0). En conséquence, toutes les droites parallèles à (O,x) sont des lignes de simultanéité de l'observateur situé dans le référentiel (x,t). De même, toutes les droites parallèles à (O,x') sont les lignes de simultanéité pour l'observateur situé dans le référentiel (x',t'). Tous les événements situés sur ces droites se passent "au même instant" pour un observateur donné. Cette simultanéité de 2 événements distants spatialement et qui dépendent du référentiel correspond bien à celle proposée par Einstein à l'aide de signaux lumineux. Le diagramme de Minkowski illustre la relativité de la simultanéité. La théorie de la relativité restreinte stipule en effet que deux événements peuvent être vus comme simultanés pour un observateur, et non simultanés pour un autre en déplacement par rapport au premier. Il est même possible, quand les deux événements sont séparés par un intervalle de genre espace que deux événements soient vus dans un certain ordre par un observateur, et dans l'ordre inverse par un autre.
Diagrame de Minkowski, dilatation temporelle
Dilatation temporelle : les deux observateurs considèrent que le temps passe plus lentement dans l'autre référentiel. Selon la théorie de la relativité restreinte, une horloge animée d'une certaine vitesse par rapport à un référentiel qualifié de fixe sera observée comme battant le temps à un rythme plus lent que celui des horloges de ce référentiel. Cette constatation est réciproque, c'est-à-dire que l'horloge dans le repère "fixe" sera également observée comme plus lente que celles du référentiel en mouvement, à partir de ce dernier référentiel, ce qui semble à première vue paradoxal. Ceci peut être visualisé avec un diagramme de Minkowski. Pour un observateur en A, le temps "simultané" de l'autre référentiel est le temps en B qui est inférieur à A. L'observateur en A peut donc logiquement conclure que le temps se passe plus lentement dans l'autre référentiel. Réciproquement, pour un observateur en B, le temps « simultané » de l'autre référentiel est en C, qui est inférieur à B, et observe également un ralentissement du temps dans l'autre référentiel.
Peinture, Printemps, Plantes des jardins, Aquarellistes, Botanique, Aquarelles, Fleurs dans l'art, Jules Eudes (1856-1938), Flore, Éphémères
Ephémères de Virginie
Ephémères de Virginie, Jules Eudes (1856-1938), aquarelliste français qui signait ses œuvres JEUDES, dans : A. Guillaumin, "Les Fleurs de Jardins", tome I, Les fleurs de printemps, Paul Lechevalier, 1929. Les Tradescantia ou setcréasées sont des plantes monocotylédones de la famille des Commelinaceae. C'est un genre regroupant des plantes herbacées venant d'Amérique, aux feuilles engainantes et aux fleurs à trois pétales. Elles sont appelées familièrement misères, en raison de leur tendance à coloniser les espaces, ou éphémères, car chaque fleur ne vit qu'une journée (mais la plante continue tout de même de fleurir au cours du temps). Certaines d'entre elles, telles les misères pourpres (Tradescantia pallida) sont appréciées pour leur feuillage décoratif en appartement. D'autres, comme l'éphémère de Virginie, sont appréciées dans les jardins de par leur feuillage et leur floraison. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tradescantia
Dessins et plans, Mécanique, Physique, Génie mécanique, Amortissement (mécanique), Analyse mécanique dynamique, Construction mécanique, Contact de roulement, Mécanique appliquée, Mécanique du contact
Force appliquée sous forme annulaire
Mécanique : force appliquée selon une forme annulaire. La modélisation des liaisons mécaniques s'appuie d'abord sur l'analyse de la géométrie de contact entre deux pièces. Dans un premier temps, lorsque les géométries sont considérées parfaites, on obtient un premier modèle présentant un certain nombre de degré de liaison ; ce modèle suppose un ajustement « glissant sans jeu », la liaison modélisée est dite « idéale ». Si l'on est en présence d'un jeu plus important, certains degrés de liaison disparaissent. Cela revient à considérer que les pièces flottent dans cet espace rendu disponible par le jeu. Si l'on veut modéliser correctement le comportement du système, il faut alors utiliser une autre liaison idéale que celle obtenue par l'analyse initiale. En particulier, pour avoir des machines performantes, il faut s'assurer que le mécanisme est conçu pour assurer aux pièces des positions exploitant ces jeux (alignements corrects). Ainsi, une liaison obtenue par emboîtement, sans jeu, deux cylindres complémentaires parfaits, constitue une liaison pivot glissant ; on parle de « centrage long ». Si on ajoute un jeu radial à cet ajustement, et qu'on diminue la longueur de portée, alors les deux cylindres peuvent se déplacer latéralement (mais cela reste imperceptible) et obliquer par rapport à la direction de l'axe. La liaison idéale qu'il faut utiliser pour modéliser l'assemblage est alors la liaison linéaire annulaire, et l'on parle de « centrage court ».
Photographie, Espace-temps, Temps, Mesure du, Heures (temps), Temps, Temps -- Mesure, Horloges astronomiques
Horloge astronomique de Prague
L'horloge astronomique de Prague (dans la vieille ville) a été installée en 1410 par les horlogers Mikuláš of Kadaň et Jan Šindel. C'est la plus ancienne horloge astronomique en état de fonctionner au monde.
Dessins et plans, Espace-temps, Lumière -- Propagation, Ondes -- Propagation, Doppler, Effet, Dilatation, Jumeaux, Temps -- Dilatation, Vol spatial -- Effets physiologiques
L'effet Doppler : le paradoxe des jumeaux
Tracés des cônes de lumière issus de la Terre (pointillés rouges) et du mobile (pointillés verts). La fréquence de réception, respectivement par le mobile, et par la Terre, traduit l'effet Doppler pour les phases aller et retour. Le schéma a été réalisé (pour simplifier la présentation - analyse des rapports de fréquence) dans le cas d'une vitesse égale à 0,8c. Des frères jumeaux sont nés sur Terre. L'un fait un voyage aller-retour dans l'espace en fusée à une vitesse proche de celle de la lumière. D'après le phénomène de dilatation du temps de la relativité restreinte, pour celui qui est resté sur Terre la durée du voyage est plus grande que pour celui qui est envoyé dans l'espace. Ce dernier rentre donc plus jeune que son jumeau sur Terre. Mais celui qui voyage est en droit de considérer, les lois de la physique étant identiques par changement de référentiel, qu'il est immobile et que c'est son frère et la Terre qui s'éloignent à grande vitesse de lui. Il pourrait donc conclure que c'est son frère qui est resté sur Terre qui est au final plus jeune. Ainsi chaque jumeau pense, selon les lois de la relativité restreinte, retrouver l'autre plus jeune que lui. Est-on tombé sur un véritable paradoxe ?
Lignes d'univers
Différents lignes d'univers voyageant à différentes vitesses constantes : distinction entre les objets rapides (en rouge) et lents (en bleu) ; t représente le temps et x représente la distance. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_d%27univers.
Minkowski, le trajet d'un photon
Référentiel inertiel de Minkowski : Ligne d'univers du photon. En jaune le trajet d'un photon x = ct, avec c = vitesse de la lumière. Le diagramme de Minkowski est un diagramme d'espace-temps développé en 1908 par Hermann Minkowski, qui fournit une représentation des propriétés de l'espace-temps défini par la théorie de la relativité restreinte. Il permet une compréhension qualitative et intuitive de phénomènes comme la dilatation du temps, la contraction des longueurs ou encore la notion de simultanéité, sans utiliser d'équations mathématiques. Pour la lisibilité du diagramme, une seule dimension spatiale est représentée. Contrairement aux diagrammes distance/temps usuels, la coordonnée spatiale est en abscisse et le temps en ordonnée. Les objets décrits par ce diagramme peuvent être pensés comme se déplaçant du bas vers le haut à mesure que le temps passe. La trajectoire d'un objet dans ce diagramme est appelée ligne d'univers. Une particule immobile aura une ligne d'univers verticale. Chaque point du diagramme représente une certaine position dans l'espace et le temps. Cette position est appelée un événement, indépendamment du fait qu'il se passe réellement quelque chose en ce point ou non. Pour faciliter l'utilisation du diagramme, l'axe des ordonnées représente une quantité "ct" qui est le temps multiplié par la vitesse de la lumière "c". Cette quantité est assimilable également à une distance. De cette manière, la ligne d'univers du photon est une droite de pente 45°, l'échelle des deux axes étant identique dans un diagramme de Minkowski.
Objets en déplacement dans l'espace-temps
Une ligne d'univers, une feuille d'univers et un volume d'univers, engendrés par une particule ponctuelle, une corde, et une brane. Une ligne d'univers trace la trajectoire d'un seul point dans l'espace-temps, défini comme collection de points appelés événements, avec un système coordonné et continu, identifiant les événements. Chaque événement peut être libellé par quatre nombres : une coordonnée de temps et 3 coordonnés d'espaces ; donc l'espace-temps est un espace quadridimensionnel. Une feuille d'univers est la surface bidimensionnelle analogue, tracée par une ligne (comme une corde) voyageant à travers l'espace-temps. La feuille d'univers d'une corde ouverte est un ruban, et celle d'une corde fermée, un cylindre. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_d%27univers
Orthogonalité dans l'espace de Minkowski
Orthogonalité dans l'espace de Minkowski pour une vitesse v=0. Dans la représentation qu'est un diagramme de Minkowski, l'orthogonalité minkowskienne possède une propriété que ne possède pas l'orthogonalité euclidienne : l'angle entre un vecteur et son orthogonal varie en fonction de l'inclinaison du vecteur (en géométrie euclidienne, l'angle est fixe et égal à 90°). Quand le vecteur est de « genre lumière », ce vecteur est alors son propre orthogonal : la ligne d'univers est contenue dans le plan de simultanéité. Pour un photon, le temps ne s'écoule pas quand il progresse sur sa ligne d'univers.
Photographie, Roues, Sabliers, Budapest (Hongrie), Temps, Artistes hongrois, Sculpture (21e siècle), Temps et espace dans le langage
Roue du Temps à Budapest
Roue du Temps à Budapest (en hongrois, Időkerék) : sablier géant situé dans le 14e arrondissement de Budapest, au sud du Városliget. La sculpture prend la forme d'une roue d'acier de 60 tonnes et de 8 m de diamètre, cylindrique et dont les côtés sont recouverts de granit. Au centre de la roue sont disposées verticalement deux chambres, l'une sur l'autre, à la manière d'un sablier classique ; leur contenu est visible grâce à des vitres. Les chambres contiennent des granulés de verre qui passent lentement depuis la chambre haute vers la chambre basse. L'écoulement complet dure une année. Chaque 31 décembre, la Roue est retournée d'un demi-tour afin de permettre un nouvel écoulement du verre pendant une année. Ce retournement s'effectue manuellement à l'aide de câbles. Il faut 45 minutes à quatre personnes pour l'effectuer. L'idée et la construction de la Roue du temps est caractérisée par János Herner ; son design est la réalisation d'István Janáky. La sculpture est inaugurée le 1er mai 2004 pour commémorer l'admission de la Hongrie dans l'Union européenne.
Satellite GPB
Image artistique du satellite "Gravity Probe B" en orbite autour de la Terre pour mesurer l'effet espace-temps. L'idée de recourir à un satellite pour vérifier certains aspects de la théorie de la Relativité générale remontent au début de l'ère spatiale. "Gravity Probe B" est une mission de la NASA développée avec le département de physique de l'université Stanford aux États-Unis, et la compagnie Lockheed Martin comme premier sous-contractant. Cette mission est la deuxième expérience de physique fondamentale portant sur la gravité dans l'espace, après "Gravity Probe A" (GP-A) en 1976. L'effet de précession géodétique ou effet de Sitter découle de la courbure de l'espace-temps créée par le champ gravitationnel d'un objet. Dans le cas d'un objet placé sur une orbite à 640 km d'altitude cet effet induit une rotation de 6,6 secondes d'arc par an. Cet effet a déjà été vérifié notamment à travers l'influence de la Terre sur la Lune avec une précision de 1%.
Dessins et plans, Physique, Fluctuations (physique), Hyperespace, Physiciens britanniques, Trous de ver (physique)
Trou de ver dans l'espace-temps
Schéma d’un trou de ver de masse négative : Hawking décrit les "trous de ver" (wormholes) des fluctuations quantiques dans l’espace-temps qui, à l’image des tunnels, permettent de prendre des raccourcis dans l’espace-temps. Cette théorie est reprise et vulgarisée par les médias, bien que rien ne prouve que ces trous de ver existent et que personne ne soit capable de dire si ces entités, qui ont une échelle subatomique, peuvent se maintenir à l’échelle macroscopique sans s’effondrer en raison de leur instabilité intrinsèque.
Dessins et plans, Espace-temps, Perception du volume, Branes, Cosmologie quantique, Physique théorique
Volume d'univers
Illustration schématique d'une partie du volume d'univers d'une 3-brane. Cette image est une représentation dans le temps. En physique théorique, le volume d'univers d'un objet est sa trajectoire unique dans l'espace-temps. Au même titre que la ligne d'univers d'une particule ponctuelle ou la feuille d'univers engendrée par une corde, le volume d'univers d'un brane constitue le volume quadridimensionnel (3 dimensions spatiales et 1 dimension temporelle) engendré par le mouvement de cette brane dans l'espace-temps. Il s'agit donc de la généralisation des lignes d'univers aux branes. En théorie des cordes, une brane, ou p-brane, est un objet étendu, dynamique, possédant une énergie sous forme de tension sur son volume d'univers, qui est une charge source pour certaines interactions de la même façon qu'une particule chargée, telle l'électron par exemple, est une source pour l'interaction électromagnétique. Dans le langage des branes, une particule chargée est appelée une 0-brane. Les branes ont été popularisées par certains modèles cosmologiques dits branaires dans lesquels l'univers observable constituerait le volume interne d'une brane (une 3-brane pour être précis) vivant dans un espace-temps ayant des dimensions supplémentaires.
Zones pélagiques
Couches de la zone pélagique. La zone photique, aussi nommée zone euphotique ou zone épipélagique, est la zone aquatique comprise entre la surface et la profondeur maximale d’un lac ou d’un océan, exposée à une lumière suffisante pour que la photosynthèse se produise. La profondeur de la zone photique peut être grandement affectée par la turbidité saisonnière. La zone pélagique est divisée en sous-zones, suivant des différences dans leurs caractéristiques écologiques (qui est sensiblement fonction de la profondeur marine) : 1) Épipélagique (de la surface jusqu'à 200 mètres) - Espace où la lumière est suffisante pour permettre la photosynthèse, les plantes et animaux étant largement concentrés dans cette zone. Cet espace est aussi appelé zone photique. Attention toutefois, la zone photique ne concerne que les 100 premiers mètres de la zone épipélagique. En dessous, il ne reste plus que 1 % du rayonnement global (le bleu va plus profondément, le rouge beaucoup moins), ce qui est insuffisant pour la photosynthèse. 2) Mésopélagique (entre 200 et 1 000 mètres) - La lumière arrivant à pénétrer ces profondeurs est insuffisante pour la photosynthèse. Le nom vient du grec μέσον (meson), « milieu ». Cet espace est aussi appelé zone aphotique. 3) Bathypélagique (entre 1 000 mètres et 4 000 mètres) - À cette profondeur, l'océan est presque entièrement sombre (avec simplement les organismes bioluminescents). Il n'y a pas de plantes vivantes et la plupart des animaux survivent en consommant la neige marine des détritus tombant des zones au-dessus, ou par la chasse d'autres organismes. Les calmars géants vivent à cette profondeur, où ils sont chassés par le cachalot. Le nom vient du grec βαθύς (bathys), « profond ». 4) Abyssopélagique (de 4 000 mètres jusqu'à la croûte océanique) - Aucune lumière quelle qu'elle soit ne pénètre à cette profondeur. La plupart des êtres vivants sont aveugles et albinos. Le nom vient du grec άβυσσος (abyssos), « abysse », signifiant « sans fond » (dans les temps anciens, on croyait que l'océan était sans fond). 5) Hadopélagique (les profondeurs des failles océaniques, jusqu'à 11 000 mètres) - Le nom dérive de Hadès, dieu de la mythologie grecque régnant sur le monde souterrain. Cette zone est en très grande partie inconnue et très peu d'espèces y ont été répertoriées.