
<< 14. GV astronomiya | Oglavlenie | 14.2 Detektirovanie GV >>
14.1 Opisanie
Soglasno teorii gravitacii A.Einshteina
(obshei teorii otnositel'nosti, OTO), lyubaya plotnost' energii
mozhet byt' opisana v terminah gravitacionnogo polya, a samo gravitacionnoe
pole naglyadno
predstavlyaetsya kak iskrivlenie prostranstva-vremeni, v kotorom
nahoditsya materiya14.2. Iskrivlenie
oznachaet, chto kvadrat intervala mezhdu dvumya sobytiyami
v prisutstvii materii otlichaetsya ot kvadrata intervala v special'noi
teorii otnositel'nosti
, a imenno, pered
kvadratom elementa vremeni i dliny
poyavlyayutsya koefficienty, zavisyashie ot koordinat i vremeni.
V obshem sluchae mozhno zapisat'
(po povtoryayushimsya indeksam
podrazumevaetsya summirovanie, vremya schitaetsya koordinatoi s nulevym
indeksom). Kvadratnaya simmetrichnaya matrica
nazyvaetsya metrikoi
prostranstva-vremeni. T.o. v obshem sluchae imeetsya 10 nezavisimyh
velichin
,
kotorymi harakterizuetsya gravitacionnoe pole. Napomnim, chto v
N'yutonovskoi gravitacii dostatochno odnogo skalyarnogo
gravitacionnogo potenciala
, vychislyaemogo iz prostranstvennogo
raspredeleniya plotnosti s pomosh'yu
uravneniya Puassona
.
Fizicheskii smysl koefficientov metriki yasen iz ih
vida v priblizhenii slabogo polya14.3: dlya sfericheski-simmetrichnogo
nevrashayushegosya tela
,
.
Sila, deistvuyushaya
na probnye tela (napryazhennost' gravitacionnogo polya)
opredelyaetsya gradientom potenciala v N'yutonovskoi teorii i v obshem
sluchae - proizvodnymi metriki po koordinatam i vremeni.
V obychnyh zemnyh usloviyah metrika ochen' malo otlichaetsya ot
metriki pustogo prostranstva (t.n. metriki Minkovskogo)
14.4. Dlya slabogo gravitacionnogo polya
mozhno linearizovat' metriku, zapisav
,
gde
- maloe vozmushenie koordinat i vremeni. Linearizaciya uravnenii
OTO bez istochnika polya v pravoi chasti
privodit k volnovomu uravneniyu
(
- operator
D'Alambera), kotoroe opisyvaet rasprostranenie
volny so skorost'yu sveta v pustom prostranstve.
Do serediny 60-h godov shli teoreticheskie spory, predstavlyayut li gravitacionnye volny fizicheskuyu real'nost' ili oni yavlyayutsya matematicheskoi fikciei. Odnako v nastoyashee vremya dokazano, chto gravitacionnye volny perenosyat energiyu i impul's, kotorye mogut peredavat' makroskopicheskim telam. Obrazno mozhno predstavit' sebe gravitacionnuyu volnu kak melkuyu "ryab'" na poverhnosti okeana, prichem bol'shoi radius krivizny okeana predstavlyaet soboi fonovuyu kriviznu prostranstva-vremeni, na kotoroi rasprostranyayutsya volny, a vzaimodeistvie s makroskopicheskimi telami - kak kachanie "lodki" na etoi ryabi. 14.5
Obychno rassmatrivayut ploskie volny (chto vpolne opravdano dlya
udalennyh istochnikov) i dlya opisaniya
ih vzaimodeistviya s makroskopicheskimi telami vybirayut special'nuyu sistemu
koordinat, v kotoroi opisanie vzaimodeistviya GV s makroskopicheskimi
telami priobretaet naibolee prostoi vid (yasno, chto vybor sistemy
koordinat ne dolzhen skazyvat'sya na fizicheskih effektah). Fiksaciya
sistemy koordinat v chetyrehmernom prostranstve-vremeni nakladyvaet
8 dopolnitel'nyh uslovii,
i togda iz 10 nezavisimyh velichin
real'no nezavisimymi okazyvayutsya tol'ko dve, kotorye
nazyvayut
i
polyarizacimi (prinyaty oboznacheniya
)
v sootvetstvii s tem, kak
deistvuyut eti volny na probnye tela
(sm. Ris. 14.1).
![]() |
Ris. 14.1
Pole otnositel'nyh uskorenii (silovye linii), sozdavaemoe
ploskoi gravitacionnoi volnoi s raznoi polyarizaciei ![]() ![]() |
Podobno tomu, kak zaryazhennaya chastica v pole ploskoi elektromagnitnoi
volny nachinaet sovershat' kolebaniya,
vzaimodeistvie gravitacionnoi volny s makroskopicheskimi telami
privodit k poyavleniyu otnositel'nyh uskorenii
i k izmeneniyu fizicheskogo rasstoyaniya mezhdu nimi.
Naprimer, otnositel'noe izmenenie rasstoyaniya mezhdu dvumya
probnymi telami v pole ploskoi GV


<< 14. GV astronomiya | Oglavlenie | 14.2 Detektirovanie GV >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |