Même si la magnitude de la force gravitationnelle et la force de flottabilité étaient égales, avoir un emplacement différent pour le centre de masse et la flottabilité signifiera que l’objet (ou l’humain) ne sera pas en équilibre. Voici une démonstration rapide que vous pouvez essayer. Prenez un crayon et placez-le sur une table de manière à ce qu’il ne pointe pas vers vous. Maintenant, placez vos doigts droit et gauche quelque part près du milieu du crayon et poussez-les l’un vers l’autre. Si vous poussez avec une force égale avec les deux doigts, le crayon reste là. Poussez maintenant vers la pointe du crayon avec votre main droite et vers la gomme avec votre main gauche. Même si les forces sont les mêmes, le crayon tournera.
C’est exactement ce qui se passe avec la force gravitationnelle et la flottabilité d’une personne sous l’eau. Si les forces gravitationnelles et de flottabilité poussent avec des amplitudes égales et opposées, la personne pourrait tourner si son centre de masse et son centre de flottabilité se trouvent à des endroits différents.
Il y a un autre problème avec la marche sous l’eau : l’eau. Voici une autre expérience. Prenez votre main et agitez-la d’avant en arrière comme si vous ventiliez de l’air. Maintenant, répétez cela sous l’eau. Vous remarquerez que dans l’eau, il est beaucoup plus difficile de bouger la main. En effet, la densité de l’eau est d’environ 1 000 kilogrammes par mètre cube, mais celle de l’air n’est que de 1,2 kg/m3. L’eau fournit une force de traînée importante chaque fois que vous vous déplacez. Ce n’est pas ce qui se passerait sur la lune, puisqu’il n’y a pas d’air. Ce n’est donc pas un simulateur parfait.
Mais encore, cette méthode sous-marine a un avantage : vous pouvez construire le fond d’une piscine de manière à ce qu’il ressemble aux surfaces que vous souhaitez explorer sur la lune.
La méthode Einstein
Albert Einstein a fait bien plus que développer la fameuse équation E = mc2, qui donne une relation entre la masse et l’énergie. Il a également fait des travaux importants sur la théorie de la relativité générale, décrivant l’interaction gravitationnelle à la suite de la courbure de l’espace-temps.
Oui, c’est compliqué. Mais de cette théorie, nous obtenons également le principe d’équivalence. Cela signifie que vous ne pouvez pas faire la différence entre un champ gravitationnel et un cadre de référence en accélération.
Laissez-moi vous donner un exemple : Supposons que vous montiez dans un ascenseur. Que se passe-t-il lorsque la porte se ferme et que vous appuyez sur le bouton pour un étage supérieur ? Bien sûr, l’ascenseur est au repos et doit avoir une certaine vitesse vers le haut pour accélérer vers le haut. Mais qu’est-ce que ça fait quand l’ascenseur accélère vers le haut ? On a l’impression d’être plus lourd.
L’inverse se produit lorsque l’ascenseur ralentit ou accélère vers le bas. Dans ce cas, vous vous sentez plus léger.
Einstein a dit que vous pouvez traiter cette accélération comme un champ gravitationnel dans la direction opposée. En fait, il a dit qu’il n’y a pas de différence entre un ascenseur qui accélère et la gravité réelle. C’est le principe d’équivalence.
OK, allons-y pour un cas extrême : Supposons que l’ascenseur se déplace avec une accélération vers le bas de 9,8 m/s2, qui est la même valeur que le champ gravitationnel de la Terre. Dans le cadre de référence de l’ascenseur, vous pouvez traiter cela comme un champ gravitationnel descendant de la Terre et un champ ascendant dans la direction opposée en raison de l’accélération. Puisque ces deux champs ont la même amplitude, le champ net serait nul. Ce serait comme avoir une personne dans une boîte sans aucun champ gravitationnel. La personne serait en apesanteur.
