Quel rapport entre le GPS et Einstein ?
Une sacrée libération que ce GPS !
Lorsque j'étais jeune, j'avais été à un Salon de l'auto (il s'appelait ainsi avant de devenir le Mondial Paris Motor Show !) et, par hasard, j'étais tombé sur une Renault équipée d'un GPS ... à moins que ce ne soit son ancêtre !
A l'époque, je m'étais dit que nous n'étions pas prêts de voir un système nous indiquer la route en temps réel. Visiblement je n'avais pas assez confiance en l'intelligence humaine !
Ensuite, j'ai connu les galères de lire une carte routière papier tout en conduisant (les générations Y et Z ne savent même pas que ça a existé ! Un manque cruel à leur culture ! 🤣). Puis, après mon mariage, le rôle de copilote étant dévolu à mon épouse, c'est elle qui devait lire ces odieuses cartes routières.... un véritable folklore dont je vous passerais les détails.
Combien nous avons sué avec ces cartes routières !
Bien des années plus tard, le Global Positioning System ou GPS a été mis en place de façon très opérationnelle, en 1995, par le département de la Défense des États-Unis à des fins militaires avant de s'ouvrir au public en 2000.
En 2005, nous avons fait l'acquisition d'un TomTom GO .... absolument génial et quelle libération tant pour mon épouse que pour moi. Enfin la quasi certitude de ne pas se planter de route et d'arriver à bon port sans stress surtout dans les villes ou pays inconnus de nous.
Si j'avais pu, j'aurais décerné le Nobel de la Paix aux inventeurs du GPS !
Le GPS a été le premier système de géolocalisation mondial comprenant au moins 24 satellites orbitant à 20.200 km d'altitude et utilisant le principe de triangulation.
Mais savez-vous que si les GPS sont aussi efficients c'est grâce à ce brave Albert... euh pardon, Monsieur Einstein.
Le grand génie et sa relativité restreinte
Si aujourd'hui l'on peut voyager sans se perdre c'est, en grande partie, grâce aux équations mathématiques et, dans ce domaine, l'on peut dire qu'Einstein touchait sa bille !
Sans ce génial savant (mais Newton est également dans le coup) les décalages de positions rendraient impossible une géolocalisation précise et tout le système perdrait de son sens !
Mais auparavant, tentons de comprendre simplement comment cela peut fonctionner et quoi de mieux qu'un exemple !
Imaginons que vous partiez du point A (votre domicile) pour aller au point B (le domicile de votre copine) situé à 100 km. En chemin, vous croisez, à 14h30, le frère de votre copine roulant depuis 2 heures à bicyclette à une moyenne de 30 km/h (il est costaud le bougre !). A ce moment là vous avez tous les éléments pour savoir à combien de kms vous êtes de chez votre copine.... et de chez vous !
Vous pouvez déduire que vous êtes à 60 kms de chez votre copine (courage, vous y arriverez bientôt !) et à 40 de chez vous. Cela permet d’affirmer que si l'on reçoit un message dont on connaît la vitesse de transmission, le point et l'heure de départ, on peut savoir où l'on se trouve soi-même.
Fastoche, sauf que cet exemple ne correspond pas à la vraie vie 🤔 car l'on n'est jamais en ligne droite, qu'il y a toujours, des virages, des changements de sens, des montées, des descentes,....
Pour résoudre ces difficultés, il faut mettre en place un système de triangulation... ce qui corse nettement le calcul !
C'est pour cela que nos récepteurs GPS sont en liaison permanente avec 24 satellites - dotés d'horloges atomiques - qui envoient en permanence 2 informations : la position du satellite et l'heure d'envoi du signal. Ces informations émises sous forme de micro-ondes nous parviennent à la vitesse de la lumière (environ 300.000km/s).
Le GPS enregistre alors l'heure à laquelle il reçoit le signal, l'heure à laquelle il a été envoyé et en déduit le temps qu’a mis le signal pour nous parvenir depuis le satellite. Il est alors capable de se situer par rapport à ces mêmes satellites.
Les horloges atomiques permettent d'avoir une plus grande précision, de l'ordre de 30 nanosecondes, pour être capables de situer notre position sur la Terre à 10 mètres près (L'Européen Galiléo est précis à 1m près !).
Et Einstein me direz-vous ? C'est précisément à ce stade qu'il intervient avec sa théorie de la relativité restreinte qui permet de corriger ce que les spécialistes appellent la "dilatation des durées" ainsi que la "dilatation gravitationnelle des durées". Ces dilatations entraînent des décalages minimes mais qui pourraient fausser notre trajectoire.
Pour en savoir plus
- http://reperageterrestre.free.fr/principe.html
- https://mathix.org/linux/archives/2492
- https://www.thalesgroup.com/fr/worldwide/case-study/horloges-atomiques-pourquoi-devons-nous-etre-lheure
- https://www.sciencesetavenir.fr/espace/exploration/galileo-le-gps-europeen-sera-mis-en-service-en-decembre_108061
Ah ah ah!!! Les fameuses cartes et la nécessité d'avoir un "copilote"! Au moins là, ce dernier ne pouvait pas s'endormir!!! :D
Merci pour ce bel article fort instructif!
C'est vrai que le copilote ne pouvait pas s'endormir mais parfois, voire souvent, il se faisait copieusement enguirlander lorsque la bonne information n'était pas transmise rapidement au conducteur ;)
Maintenant, c'est le conducteur qui se fait enguirlander s'il écoute trop ou pas assez le GPS! ;) Lol
Tout à fait exact, je vois que l'on vit les mêmes choses ;) Ceci étant je me sens rassuré lorsque j'ai le GPS et puis lorsque l'on est seul au fin fond de la campagne, ça fait du bien d'entendre quelqu'un ;)
Félicitations @iptrucs pour votre beau travail!
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Merci à @steemalsace. Et bonne continuation ;)
This is really Nice post on relationship between GPS and Einstein...
Well explain.
Merci de ce retour qui me réjouis ;)
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Merci de votre confiance ;)
Une legere imprecision ici: les effets lies a la gravite tombent sous la coupelle de la relativite generale et non restreinte. Comme tout ce qui concerne la gravite en fait.
Super post dans tous les cas! :)
Ah, étonnant, j'étais persuadé que cela relevait de la relativité restreinte cf. article université Lemans : http://res-nlp.univ-lemans.fr/NLP_C_M06_G01/co/chapitre5_1.html et celui-ci : https://fr.wikipedia.org/wiki/Calculs_relativistes#La_dilatation_des_dur%C3%A9es
Me serais-je planté ?
Tu as raison, mais moi aussi. Nous ne parlons pas de la meme chose.
La dilatation du temps a haute vitesse est clairement un effet de la relativite restreinte, comme indique dans les deux sources que tu mentionnes. Par contre, le fait que le temps s'ecoule moins vite dans un champ gravitational intense decoule de la relativite generale. La comprehension du GPS necessite d'inclure les deux effets.
J'espere que cela clarifie.
Cela clarifie effectivement. Merci de ces précisions 👍
Un lien qui fait sens après mures réflexions ! Très bon article ! Upvoté à 100% !
Merci c'est très sympa de votre part, j'espère que cela permet de mieux comprendre la science et ses impacts. Pour demain je prépare un article sur les centrales nucléaires ;)
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