<< 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 , . Silovye linii nosyat kvadrupol'nyi harakter. Rasstoyanie mezhdu liniyami umen'shaetsya pri udalenii ot nachala koordinat |
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 >> |