Gravitacionnoe izluchenie
GRAVITACIONNOE IZLUChENIE -izluchenie gravitac. voln telami (massami), dvizhushimisya s peremennym uskoreniem. OTO - obshaya teoriya otnositel'nosti (relyativistskaya teoriya tyagoteniya), sozdannaya A. Einshteinom v 1916 g., predskazyvaet sushestvovanie vozmushenii gravitac. polya, imeyushih harakter gravitac. voln, rasprostranyayushihsya v vakuume so skorost'yu sveta. Pri slabyh vozmusheniyah gravitac. polya G. i. imeet harakter poperechnyh voln s dvumya nezavisimymi komponentami, k-rye opredelyayut dva sostoyaniya polyarizacii volny. Gravitac. volny perenosyat energiyu i impul's. Vozdeistvuya na tela, oni dolzhny vyzyvat' otnosit. smeshenie ih chastei (deformaciyu tel). Na etom yavlenii osnovany popytki obnaruzheniya G. i. Odnako gravitac. volny do sih por ne obnaruzheny iz-za ih chrezvychaino maloi intensivnosti i kraine slabogo vzaimodeistviya s veshestvom. Moshnost' G. i., k-raya mozhet byt' sozdana v laboratornyh usloviyah generatorom G. i. dazhe pri znachitel'noi ego masse, ves'ma nevelika. Napr., soglasno raschetam, pri sobstvennyh kolebaniyah kvarcevogo brusa ob'emom v nesk. m3 s maks. amplitudoi, ogranichennoi predelom prochnosti kvarca, generiruemaya moshnost' G. i. sostavit lish' ~10-20 Vt. Sushestvuyut dve osn. prichiny nizkoi effektivnosti preobrazovaniya mehanich. energii v energiyu G. i. Pervaya sostoit v malosti gravitacionnoi postoyannoi, k-raya vhodit kak v ur-niya Einshteina, tak i v zakon vsemirnogo tyagoteniya N'yutona. Neveliki i dostizhimye v eksperimentah s makroskopich. telami uskoreniya (t. k. pri bol'shih uskoreniyah tela razrushayutsya). Esli zhe ispol'zovat' v kachestve istochnikov G. i. mikroob'ekty - sgustki elektronov ili ionov, to vyigrysh v velichine uskoreniya kompensiruetsya malost'yu massy i polnaya moshnost' G. i. opyat' okazyvaetsya ves'ma neznachitel'noi. Vtoraya sushestvennaya prichina neeffektivnosti laboratornyh izluchatelei zaklyuchaetsya v tom, chto. v otlichie ot elektrich. zaryadov, vse gravitac. zaryady (massy) imeyut odin i tot zhe znak i velichina gravitac. massy strogo proporcional'na velichine inertnoi massy (etot fakt, polozhennyi v osnovu OTO, obychno naz. principom ekvivalentnosti; on mnogokratno proveryalsya v razlichnyh opytah s ves'ma vysokoi stepen'yu tochnosti). Poetomu esli v nek-roi sisteme massivnyh tel, dvizhushihsya s peremennym uskoreniem, centr inertnyh mass etih tel ostaetsya na meste, to ostaetsya na meste i centr gravitac. mass. Eto oznachaet, chto G. i. odnoi dvizhusheisya s peremennym uskoreniem massy budet v znachit. stepeni kompensirovat'sya izlucheniem drugoi massy toi zhe sistemy mass. Takoi izluchatel' (i generiruemoe im izluchenie) naz. kvadrupol'nym. Izluchenie el.-magn. voln imeet dipol'nyi harakter (poskol'ku sushestvuyut elektrich. zaryady raznyh znakov) i mozhet byt' intensivnym dazhe pri kolebaniyah nebol'shih zaryadov.
Intensivnost' G. i., kak i el.-magn.
izlucheniya, proporcional'na kvadratu zaryada,
t. e. v sluchae gravitacii - kvadratu massy
(), v to vremya kak polnyi zapas
energii (
) proporcionalen masse v pervoi
stepeni. Eto oznachaet, chto s rostom massy
pri teh zhe amplitudah uskorenii
effektivnost' generacii G. i. uvelichivaetsya.
Vychisleniya pokazyvayut, chto massa
pri chastotah kolebanii, po poryadku velichiny
sootvetstvuyushih dvizheniyu so skorost'yu
sveta s na orbite s radiusom r = rg (gde
rg -
gravitacionnyi radius), za korotkii
interval vremeni mozhet poteryat' nesk.
procentov svoei polnoi energii (
) za
schet G. i. Etot process budet nosit'
harakter moshnogo vspleska G. i. astrofiziki predpolagayut, chto vo Vselennoi
sushestvuyut estestv. impul'snye generatory
G. i. vysokoi moshnosti. K nim dolzhny
otnosit'sya vzryvy sverhnovyh zvezd,
stolknoveniya neitronnyh zvezd,
chernyh dyr,
nesimmetrichnyi gravitacionnyi
kollaps zvezd. Imenno na takie istochniki i
rasschitany nazemnye laboratornye gravitac.
antenny, rabotayushie ili sozdavaemye bolee
chem v 20 laboratoriyah raznyh stran.
Obnaruzhenie na Zemle vspleskov G. i. ot etih
istochnikov oznachalo by odnovremenno i
poyavlenie kachestvenno novogo kanala
astrofizich. informacii. V odnoi galaktike
mozhno ozhidat' odnu astrofizich. katastrofu
takogo tipa raz v 20-30 let (s takoi chastotoi v
srednem proishodyat vzryvy sverhnovyh v
odnoi galaktike). Poetomu, chtoby
rasschityvat' na registraciyu odnogo
vspleska G. i. v mesyac, neobhodimo imet'
dostatochno chuvstvitel'nye nazemnye
gravitac. antenny, sposobnye obnaruzhit'
vsplesk v lyuboi iz galaktik, nahodyashihsya na
rasstoyanii do 3 Mpk (v sfere s takim radiusom
nahoditsya ok. 300 galaktik).
Gravitac. antennoi mozhet byt' lyubaya para mass - probnyh tel (ili protyazhennoe telo) i chuvstvitel'noe ustroistvo, registriruyushee malye otnosit. smesheniya mass ili vyzyvayushie ih sily. Vsplesk G. i., rasprostranyayushiisya so skorost'yu sveta, neset izmenenie sv-v (krivizny) prostranstva, vozdeistvuyushee na probnye tela. Amplituda vozmushenii gravitac. polya, vyzvannyh G. i., ubyvaet obratno proporcional'no rasstoyaniyu ot istochnika (izluchatelya). Pri rasstoyanii l mezhdu dvumya svobodnymi probnymi telami variacii etogo rasstoyaniya, vyzvannye vspleskom G. i. s amplitudoi h, ravny Dl » lh. Optimistich. ocenka dlya velichiny h v Solnechnoi sisteme v sluchae vzryva sverhnovoi na rasstoyanii 3 Mpk lezhit v predelah (3-1).10-19 (pri dlitel'nosti vspleska ~10-4- 10-3 s). Bolee realistich. ocenka dlya togo zhe sluchaya: h~10-21 (vybor ocenki zavisit ot neizvestnoi stepeni asimmetrii vzryva sverhnovoi).
Naibolee perspektivnymi schitayut dva tipa nazemnyh gravitac. antenn. V pervom tipe vmesto otnosit. smeshenii dvuh probnyh mass fiksiruyut nizkochastotnye mehanich. kolebaniya massivnogo cilindra dlinoi »1-3 m, vyzvannye G. i.
Vo vtorom tipe ispol'zuyutsya dve svobodnye massy, raznesennye na rasstoyanie ~103-104 m, i lazernyi interferometr dlya registracii malyh izmenenii etogo rasstoyaniya (Dl) pod deistviem G. i.
Pri orientacii na optimistich. prognoz chuvstvitel'nost' datchikov dlya pervogo tipa antenn dolzhna byt' ne huzhe Dl » (2-3).10-17 sm, a dlya vtorogo tipa - ne huzhe Dl » (2-3).10-14 sm.
Teplovye kolebaniya antenn sozdayut pomehi priemu G. i. Dlya snizheniya urovnya pomeh temp-ru antenn pervogo tipa ponizhayut do T < 2K, uvelichivayut massu antenny (do nesk. tonn), a takzhe ee mehanich. dobrotnost' (umen'shayut zatuhanie kolebanii). Mozhno ozhidat', chto v blizhaishie gody neskol'ko antenn raznyh tipov budut sinhronno (v rezhime sovpadenii) registrirovat' vozmozhnye redkie vspleski G. i. s h ~ 1 .10-19.
Sleduet otmetit', chto nedavno bylo polucheno kosvennoe podtverzhdenie sushestvovaniya G. i. Dolgoletnie nablyudeniya za dvoinoi zvezdoi, odin komponent k-roi - pul'sar PSR 1913+16, a drugoi, po-vidimomu, takzhe neitronnaya zvezda, pokazali, chto period obrasheniya komponentov vokrug obshego centra massy monotonno sokrashaetsya. Eto sokrashenie perioda oznachaet sblizhenie komponentov, k-roe, vozmozhno, vyzvano poterei energii na G. i. Chislennye ocenki izmeneniya perioda, vyzvannogo G. i., udovletvoritel'no soglasuyutsya s izvestnymi dannymi o vrashenii etoi tesnoi pary neitronnyh zvezd.
Lit.: Mizner Ch., Torn K., Uiler Dzh., Gravitaciya, t. 1-3, per. s angl., M., 1977; Braginskii V. B.„ Manukin A. B., Izmerenie malyh sil v fizicheskih eksperimentah, M., 1974; Vaisberg Dzh., Teilor Dzh., Fauler L., Gravitacionnye volny ot pul'sara v dvoinoi sisteme, per. s angl., "UFN", 1982, t. 137, v. 4, s. 707.
(V.B. Braginskii)
V. B. Braginskii, "Fizika Kosmosa", 1986
Glossarii Astronet.ru
Publikacii s klyuchevymi slovami:
gravitacionnoe izluchenie
Publikacii so slovami: gravitacionnoe izluchenie |
![]() |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |