L’effet Sagnac, le phénomène relativiste qui permet de se situer dans le monde

Nous vivons à une époque où se localiser n’importe où dans le monde est aussi simple que de regarder l’écran de votre téléphone. Il GPS (Global Positioning System) nous guide lorsque nous conduisons, marchons ou prenons les transports en commun. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment ce système est capable de vous indiquer tellement de précision où es-tu ?

Même si cela peut sembler de la pure magie, en réalité, le GPS est une incroyable combinaison de technologie, de physique et de mathématiques. Et, au cœur de ce processus, il y a un phénomène des plus curieux : le Effet Sagnacun concept physique clé pour que le GPS fonctionne avec précision.

QU’EST-CE QUE L’EFFET SAGNAC ?

Pour comprendre l’effet Sagnac, commençons par une image mentale. Imaginez que vous êtes assis dans un grande roue géantetournant sur lui-même. Si vous lancez une balle vers l’avant de la grande roue, la balle avancera pendant que la grande roue continue de tourner. Imaginez maintenant que vous lancez une autre balle en arrière, mais dans la même direction que la rotation. Selon vous, que va-t-il se passer ? Les deux boules ils ne prendront pas le même temps pour parcourir le tour complet. Celui que vous avez lancé en avant semble « s’écraser » dans la rotation de la roue, tandis que celui que vous avez lancé en avant le dos profite du mouvement de la grande roue.

C’est, d’une manière générale, ce qui se passe avec le Effet Sagnacmais au lieu de boules, on parle de faisceaux de lumière. Ce phénomène a été découvert par le physicien français Georges Sagnac en 1913, qui a réalisé que lorsqu’un faisceau de lumière est divisé et envoyé dans des directions opposées à travers un anneau rotatif, les faisceaux ils ne parcourent pas la même distance en même temps. Cela se produit parce que l’anneau (ou le système qui le contient) est en mouvement, ce qui affecte comment et quand les faisceaux lumineux atteignent leur destination. Ainsi, l’effet Sagnac montre comment le mouvement de rotation peut influencer le temps Combien de temps faut-il à la lumière pour parcourir un chemin ?

Cette découverte ne constituait pas seulement une démonstration du comportement de la lumière dans les systèmes en mouvement, mais elle est également devenue un test clé des effets de la lumière. relativité restreintela célèbre théorie d’Einstein, qui nous dit que le temps et l’espace ne sont pas absolus, mais dépendent du mouvement des observateurs.

SAGNAC ET GPS : UNE CONNEXION INDISPENSABLE

Maintenant que vous avez une idée de l’effet Sagnac, vous vous demandez peut-être : quel est le rapport avec tout cela ? GPS? Eh bien, c’est là que les choses deviennent encore plus intéressantes.

Le GPS fonctionne grâce à un réseau satellitaire qui gravitent autour de la Terre. Ces satellites émettent des signaux qui, lorsqu’ils sont reçus par votre téléphone, calculent votre position en fonction de le temps qu’ils prennent les signes pour arriver. Cela semble simple, mais le GPS est confronté à un défi de taille : la terre tourne. Et cette rotation, comme dans notre exemple de grande roue, affecte le temps nécessaire aux signaux pour nous parvenir des satellites. C’est là qu’intervient l’effet Sagnac.