Y a-t-il déjà eu une météorite avec une gravité mesurable?
Avons-nous jamais trouvé une météorite (une météorite tombée sur Terre) dont la masse, la densité et la gravité étaient suffisamment élevées pour démontrer leur gravité similaire à l'expérience Cavendish, de sorte que quelque chose y était attiré?
Réponses
Y a-t-il déjà eu une météorite avec une gravité mesurable?
Au risque de dire l'évidence: oui. Toute masse, pour autant que je sache, a mesuré la gravité. Aucun test n'a jamais mesuré aucune gravité dans la plage de précision, de sorte que même les objets de faible masse peuvent avoir leur gravité mesurée.
Les astéroïdes de tas de gravats ne pourraient pas se former s'ils n'exerçaient pas de gravité. Des astéroïdes ont été observés en paires en orbite, il n'est donc guère question qu'ils exercent une gravité mesurable, si vous pouvez vous en approcher suffisamment et disposer d'un équipement suffisant pour le mesurer.
Avons-nous jamais trouvé une météorite (une météorite tombée sur Terre) dont la masse, la densité et la gravité étaient suffisamment élevées pour démontrer leur gravité similaire à l'expérience Cavendish?
Cavendish a mesuré la gravité à l'aide de billes de plomb de 158 kg et de certains équipements sensibles. Ces boules de plomb plus grosses étaient des sources stationnaires de gravité perpendiculaire sur deux boules de plomb plus petites de 0,73 kg comme les objets suspendus sur un fil sur lequel la gravité agissait. Par la torsion du fil de suspension, et à distance, pour que sa masse n'affecte pas l'expérience, Cavendish a mesuré la gravité.
Une balle de plomb de 158 kg a un rayon d'environ 15 cm et les balles plus petites d'environ 2,5 cm. La distance entre eux (et je suppose que c'était de centre à centre comme c'est standard dans les notations physiques de ce type, est répertoriée comme environ 9 pouces ou 29,5 cm. Cela signifie que la distance surface à surface était d'environ 12 cm, ce qui ne ne changez pas l'équation, mais vous ne voudriez pas calculer la gravité avec deux surfaces l'une à l'intérieur de l'autre, même si le calcul vous permet de vous en tirer, alors, j'ai pensé le mentionner.
Quelques calculs rapides et 29,5 cm, 158 kg, la force gravitationnelle est facile à calculer. F = Gm / r ^ 2, ce qui équivaut à environ 2,7 / 10 000 000 mètres par seconde au carré environ 35 millions de fois plus faible que la gravité terrestre. Un météore pourrait certainement avoir cette force de gravité assez facilement. Bien que moins dense que le plomb, un plus grand total pourrait accomplir assez facilement 1/35 million de forces G.
Qu'est-ce que ça veut dire? 1/35 million de forces G? Appelons cette quantité de gravité un Cavendish - pour des raisons évidentes.
Avez-vous déjà monté un escalier, une marche à la fois? En faisant juste un pas dans un escalier, vous avez réduit la force gravitationnelle agissant sur vous par un Cavendish. Un peu plus d'un, en fait. En prenant un ascenseur jusqu'à un étage, on obtient une baisse de gravité d'environ 33 Cavendish, tous les 3 mètres. C'est ainsi que fonctionne la gravité. La masse augmente (grosso modo) avec le cube du rayon. La gravité tombe avec le carré de la distance, de sorte que les objets plus gros et non les objets plus denses gagnent généralement dans le concours de gravité. Il y a des exceptions s'il y a suffisamment de variation de densité, évidemment. La Terre, par exemple, a une gravité de surface plus élevée qu'Uranus et Mercure a une gravité de surface presque égale à celle de Mars, mais en règle générale, lorsque la masse globale est très différente, la densité importe moins.Le Soleil et la Lune apparaissent à peu près de la même taille à nos yeux et ont par conséquent des forces de marée similaires, mais le Soleil exerce des centaines de fois plus de gravité sur la Terre que la Lune.
La faiblesse de cette force indique à quel point l'expérience de Cavendish était sensible pour le moment.
Comment Cavendish savait-il qu'il n'y avait pas une chaîne de montagnes au loin qui exercerait une force égale sur son test, ou peut-être une partie de la Terre qui était plus lourde d'un côté de l'endroit où il vivait que de l'autre?
Imaginons qu'il y avait une montagne à 12 km du laboratoire de Cavendish, supposons que cette montagne mesurait 1,5 km de haut et pèse environ 4 billions de kg. Cette montagne exercerait près de 7 fois l'attraction gravitationnelle sur les balles d'essai de Cavendish que ses balles de plomb stationnaires de 158 kg faisaient, alors Cavendish avait-il besoin de trouver une région plate de force gravitationnelle égale dans toutes les directions?
En fait, la réponse est non, car une montagne au loin aurait généré un champ gravitationnel qui aurait fait partie des conditions initiales et il mesurait le changement par rapport aux conditions initiales.
Et même si quelqu'un avait décidé de gâcher l'expérience de Cavendish en plaçant une montagne à 12 miles de sa maison pendant son expérience, l'effet aurait été presque égal sur les deux balles, donc cela n'aurait pas fait beaucoup de différence. Cela aurait simplement été une force de marée, et une très petite force spécifique sur le couple du fil qui intéressait Cavendish. L'expérience de Cavendish ne fonctionne que dans des conditions très spécifiques, un poids de 158 kg tirant les deux boules suspendues sur le fil dans le même dans le sens des aiguilles d'une montre afin que la torsion puisse être mesurée. Cela ne fonctionne pas avec une seule grande masse. C'est le mauvais type de configuration.
Mais pour répondre à votre question, des forces supérieures à 1 Cavendish sont faciles pour tout corps relativement gros et un météore pourrait le faire. Bennu, que vous avez mentionné dans un commentaire, exerce 6 micro-G, soit environ 22 Cavendish. Son rayon est d'environ 250 mètres, donc à environ 1100 ou 1200 mètres, un objet de cette taille exercerait 1 Cavendish de force gravitationnelle.
Bien sûr, si Bennu devait réellement frapper la Terre, il diminuerait probablement, n'augmenterait pas la gravité à l'endroit qu'il frappe, car il éjecterait du matériel sur une large zone, laissant un cratère. De même, l'effet serait très faible, mais sur le bord du cratère, probablement plusieurs Cavendish de gravité diminuée.
Des forces perpendiculaires comme celle-ci se produisent sur Terre. Comme la terre monte et descend. Au fur et à mesure que les glaciers se déplacent, la force gravitationnelle perpendiculaire près de ces objets massifs change et cela est plus visible sur l'océan. La gravité de la calotte glaciaire du Groenland ou de la calotte glaciaire antarctique est mesurable au niveau de la mer et le calcul de l'élévation du niveau de la mer si ces calottes glaciaires fondent (ce qui prendra un certain temps), mais un calcul précis doit prendre en compte l'attraction gravitationnelle de la masse de glace glaciaire au niveau de la mer.
La masse d'une météorite est généralement assez petite dans le grand schéma des choses et sa force gravitationnelle sur un brin d'herbe à proximité, par exemple, alors que peut-être plusieurs Cavendish, est négligeable à toutes fins pratiques, mais mesurable si vous avez un équipement suffisamment sensible. Lorsque vous passez devant une chaîne de montagnes, vous pouvez maintenant dire à votre ami que votre voiture subit une force supérieure à la force utilisée par Cavendish pour mesurer la constante gravitationnelle et il ne saura probablement pas de quoi vous parlez.
Et si vous parlez d'un fragment de météorite beaucoup plus petit, principalement de fer, vous devez être assez proche. Le plus gros fragment de météorite ou pièce solide est le Hoba , environ 60 000 kg. Vous devez être à environ 4 mètres de son centre pour expérimenter 1 Cavendish de force gravitationnelle.
C'est amusant de penser qu'en passant devant un objet très dense et très lourd, vous pourriez ressentir la gravité, mais la plupart des choses ne sont pas assez massives. Vous ne ressentez pas l'attraction gravitationnelle d'une chaîne de montagnes lorsque vous la dépassez, car l'attraction est négligeable et les chaînes de montagnes sont beaucoup plus massives que la plupart des astéroïdes susceptibles de frapper la Terre. Les chaînes de montagnes sont également généralement constituées de roches plus légères que la zone environnante, donc il y a aussi cela, mais même si elles ne l'étaient pas, vous ne pouviez toujours pas ressentir l'attraction gravitationnelle même de la plus grande chaîne de montagnes.
J'espère que ce n'était pas trop long. J'ai obtenu une réponse et elle est sortie plus longtemps que probablement nécessaire.
Ce serait très difficile à faire. Le météore se pulvérisera en frappant la terre et il serait difficile de déterminer la taille originale du météore. Les estimations de la masse initiale peuvent peut-être être déterminées à partir de la taille du cratère mais je doute de l'exactitude de cette approche. Des fragments de météorite peuvent être collectés et utilisés pour les expériences que vous avez mentionnées, mais il en va de même pour les roches terrestres!