Выход

Профиль пользователя
Главная страница
Все на свете познается
 
Меню сайта
Основы мироздания
Идеи меняющие Мир
Озарение.
Идейка, с линейку.
Собственное пространство.
Поле тяготения.
Движение в поле тяготения.
Терминология
Инвариантность
Инвариантная константа
Относительность движения
Принцип эквивалентности
Система координат
Система отсчёта.
Собственное пространство.
Мироздание.
Вакуум = эфир.
Истинный вакуум.
Ложный вакуум.
Энергия Мироздания.
Пространственная сингулярность.
Антивещество
Система единиц Планка
Световые часы
Наше пространство
Пространство антимира
Интервал, СТО.
Комплексное пространство.
Трехмерный комплексный вектор.
Световой конус.
Поле тяготения.
Равновесная траектория.
Метрическое пространство.
Пространство времени.
Читать,думать..+comment

Форум, обновления
  • Вращательное движение.
  • Терминология
  • Психофизическая телепортация
  • Новости сайта
    Коммент к новостям
    Блог.
    Блог, обновление
    Идейка то, с линейку!(1)
    Скорость времени.(3)
    Я многое ещё не знаю!(2)
    Коммент к блогу
    Статьи
    Статьи обновление
  • Принцип относительности.(1)
  • Разъяснения парадоксов ТО.(0)
  • Заглянем вечности в лицо?(2)
  • Коммент к статьям
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0


  • Сегодня посетили Никс


  • Сайт существует
    Главная » Статьи » Гравитация » Опыты с гравитацией

    Гравитомагнетизм

    Гравитомагнетизм в общей теории относительности
    В отличие от ньютоновской механики, в общей теории относительности (ОТО) движение пробной частицы (и ход часов) в гравитационном поле зависит от того, вращается или нет тело — источник поля. Влияние вращения сказывается даже в том случае, когда распределение масс в источнике не меняется со временем (существует цилиндрическая симметрия относительно оси вращения). Гравитомагнитные эффекты в слабых полях чрезвычайно малы. В слабом гравитационном поле и при малых скоростях движения частиц можно отдельно рассматривать гравитационную («гравитоэлектрическую») и гравитомагнитную силы, действующие на пробное тело, причём напряжённость гравитомагнитного поля и гравитомагнитная сила описываются уравнениями, близкими к соответствующим уравнениям электромагнетизма.
    Рассмотрим движение пробной частицы в окрестностях вращающегося сферически симметричного тела с массой M и моментом импульса L. Если частица массой m движется со скоростью (c — скорость света), то на частицу, помимо гравитационной силы, будет действовать гравитомагнитная сила, направленная, подобно силе Лоренца, перпендикулярно как скорости частицы, так и напряжённости гравитомагнитного поля Bg

    При этом, если вращающаяся масса находится в начале координат и r — радиус-вектор, напряжённость гравитомагнитного поля равна

    где G — гравитационная постоянная.
    Последняя формула совпадает (за исключением коэффициента) с аналогичной формулой для поля магнитного диполя с дипольным моментом L. В ОТО гравитация не является самостоятельной физической силой. Гравитация ОТО сводится к искривлению пространства-времени и трактуется как геометрический эффект, приравнивается к метрическому полю. Такой же геометрический смысл получает и гравитомагнитное поле Bg.
    В случае сильных полей и релятивистских скоростей гравитомагнитное поле нельзя рассматривать отдельно от гравитационного, точно также как в электромагнетизме электрическое и магнитное поля можно разделять лишь в нерелятивистском пределе в статических и стационарных случаях.
    Уравнения гравитоэлектромагнетизма
    Согласно общей теории относительности, гравитационное поле, порождаемое вращающимся объектом, в некотором предельном случае может быть описано уравнениями, которые имеют ту же форму, что и уравнения Максвелла в классической электродинамике. Исходя из основных уравнений ОТО и предполагая, что гравитационное поле слабо, можно вывести гравитационные аналоги уравнений электромагнитного поля, которые могут быть записаны в следующей форме:

    где:
    • Eg — гравитационное поле (в рамках данной аналогии также называется «гравитоэлектрическим»);
    • E — электрическое поле;
    • Bg — гравитомагнитное поле;
    • B — магнитное поле;
    • ρ — плотность массы;
    • ρem — плотность заряда:
    • J — плотность тока массы (J = ρ vρ, где vρ — поле скоростей массы, генерирующей гравитационное поле);
    • Jem — плотность электрического тока;
    • G — гравитационная постоянная;
    • c — скорость распространения гравитации (равная в ОТО скорости света).
    На пробную частицу малой массы m воздействует в гравитоэлектромагнитном поле сила, которая является аналогом силы Лоренца в электромагнитном поле и выражается следующим образом:

    где: • m — масса пробной частицы;
    • v — её скорость.
    Коэффициент 2 при Bg в уравнениях для гравитомагнитной силы, которого нет в аналогичных уравнениях для магнитной силы, возникает из-за того, что гравитационное поле описывается тензором второго ранга, в отличие от электромагнитного поля, описываемого вектором (тензором первого ранга). Иногда гравитомагнитным полем называют величину 2Bg — в этом случае коэффициент 2 исчезает из уравнений для силы, а в уравнениях для гравимагнитного поля появляется коэффициент 1⁄2. При данном определении гравитомагнитного поля его размерность совпадает с размерностью гравитоэлектрического поля (ньютоновской гравитации) и равна размерности ускорения. Используется также другое определение, при котором гравитомагнитным полем называют величину Bg/c, и в этом случае оно имеет размерность частоты, а приведённые выше уравнения для слабого гравитационного поля преобразуются в другую форму, сходную с уравнениями Максвелла в системе СИ.
    Характерные величины поля
    Из указанных выше уравнений гравитомагнетизма можно получить оценки характерных величин поля. Например, напряжённость гравитомагнитного поля, индуцированного вращением Солнца (L=1,6•10^41 кг•м²/с), на орбите Земли составляет 5,3•10^−12 м/с², что в 1,3•10^9 раз меньше ускорения свободного падения, вызванного притяжением Солнца. Гравитомагнитная сила, действующая на Землю, направлена от Солнца и равна 3,1•10^9 Н. Эта величина, хотя и очень велика с точки зрения повседневных представлений, на 8 порядков меньше обычной (ньютоновской — в данном контексте её называют «гравитоэлектрической») силы притяжения, действующей на Землю со стороны Солнца. Напряжённость гравитомагнитного поля вблизи поверхности Земли, индуцированная вращением Земли (её угловой момент L=7•10^33 кг•м²/с), равна на экваторе 3,1•10^−6 м/с², что составляет 3,2•10^−7 стандартного ускорения свободного падения. Вращательный момент Галактики в окрестностях Солнца индуцирует гравитомагнитное поле напряжённостью ~2•10^−13 м/с², примерно на 3,5 порядка меньше центростремительного ускорения Солнца в гравитационном поле Галактики.
    Гравитомагнитные эффекты и их экспериментальный поиск
    В качестве отдельных гравитомагнитных эффектов можно выделить: • Эффект Лензе — Тирринга. Это прецессия спинового и орбитального моментов пробной частицы вблизи вращающегося тела. Мгновенная угловая скорость прецессии момента Ωp = −Bg/2c. Дополнительный член в гамильтониане пробной частицы описывает взаимодействие её спинового момента с моментом вращающегося тела: ΔH = σ • Ω; по аналогии с магнитным моментом в магнитном поле, в неоднородном гравимагнитном поле на спиновый момент действует гравимагнитная сила Штерна — Герлаха

    Эта сила, в частности приводит тому, что вес частицы на поверхности вращающейся Земли зависит от направления спина частицы. Однако разность энергий для одинаковых частиц с проекциями спина на поверхности Земли не превышает 10−28 эВ, что пока находится далеко за пределами чувствительности эксперимента. Однако для макроскопических пробных частиц и спиновый, и орбитальный эффект Лензе — Тирринга был экспериментально проверен.
    1.Орбитальный эффект Лензе — Тирринга приводит к повороту эллиптической орбиты частицы в гравитационном поле вращающегося тела. Например, для низкоорбитального искусственного спутника Земли на почти круговой орбите угловая скорость поворота перигея составит 0,26 угловой секунды в год; для орбиты Меркурия эффект равен −0,0128″ в столетие. Следует отметить, что данный эффект прибавляется к стандартной общерелятивистской прецессии перицентра (43″ в столетие для Меркурия), которая не зависит от вращения центрального тела. Орбитальная прецессия Лензе — Тирринга была впервые измерена для спутников LAGEOS и LAGEOS II.
    2.Спиновый эффект Лензе — Тирринга (иногда его называют эффектом Шиффа) выражается в прецессии гироскопа, находящегося вблизи вращающегося тела. Этот эффект недавно был проверен с помощью гироскопов на спутнике Gravity Probe B; первые результаты обнародованы в апреле 2007, но в связи с недоучётом влияния электрических зарядов на гироскопы точность обработки данных вначале была недостаточна, чтобы выделить эффект (поворот оси на −0,0392 угловой секунды в год в плоскости земного экватора). Учёт мешающих эффектов позволил выделить ожидаемый сигнал, хотя обработка данных продлилась до мая 2011. Окончательный результат (−0,0372±0,0072 угловой секунды в год) в пределах погрешности согласуется с приведённым выше значением, предсказанным ОТО.
    Геодезическая прецессия (эффект де Ситтера) возникает при параллельном переносе вектора момента импульса в искривленном пространстве-времени. Для системы Земля-Луна, движущейся в поле Солнца, скорость геодезической прецессии равна 1,9″ в столетие; точные астрометрические измерения выявили этот эффект, который совпал с предсказанным в пределах ошибки ~1 %. Геодезическая прецессия гироскопов на спутнике Gravity Probe B совпала с предсказанным значением (поворот оси на 6,606 угловой секунды в год в плоскости орбиты спутника) с точностью лучше 1 %.
    Гравитомагнитный сдвиг времени.
    В слабых полях (например, вблизи Земли) этот эффект маскируется стандартными спец- и общерелятивистским эффектами ухода часов и находится далеко за пределами современной точности эксперимента. Поправка к ходу часов на спутнике, движущемся с угловой скоростью ω по орбите радиусом R в экваториальной плоскости вращающегося массивного шара, равна 1 ± 3GLω/Rc4 (по отношению к часам удалённого наблюдателя; знак + для сонаправленного вращения).
    .......................................................................................................................
    Вращающееся масса не закручивает пространство, верней всего это вращается её собственное пространство!
    Категория: Опыты с гравитацией | Добавил: Никс (07.03.2015)
    Просмотров: 298 | Рейтинг: 3.0/1
    Всего комментариев: 0
    Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
    [ Регистрация | Вход ]
    Форма входа

    Поиск
    Новости астрофизики
    Пчеловодство для народа
    Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный конструктор сайтов - uCozЯндекс.Метрика