Gravity, sau forță în toate lucrurile
În primul rând, este necesar pentru a afla ce este cu adevărat gravitatea. Da, da - este forța de gravitație care face ca merele cad pe capetele laterale oameni de știință și sandwich-uri de unt în jos, și nu vine de pe Pământ de la soare și zbura pentru a călători în întreaga galaxie. Cu toate acestea, în fizica modernă, acesta este împărțit în două părți importante și inalienabilă.
potrivit Newton
Inversul legii pătrat. Cu cât distanța - cea mai mică intensitatea
În primul rând, mai superficială și evidentă - este gravitatea lui Newton. Este destul de simplu: mai grea a corpului, cu atât mai mult atrage alte obiecte. Luna, care este uneori mai ușor Pământul se învârte în jurul planetei, și nu invers - acest principiu fiecare însuși urmărit. În acest caz, atracția scade brusc cu distanța conform legii pătratul, care acționează la radiații sau energie de distribuție. De aceea vyronennye astronauti chei începe să se rotească în jurul valorii de stația spațială lor, dar nu a făcut-o imediat în jurul Pământului și centrul galaxiei. care este mult mai masiv decât Soarele, nu trage corpurile de iluminat noastre ale planetei.
demonstrație perfectă a gravitației newtoniene este o piatră comună. Dacă-l arunci înainte, el va zbura pe un înclinat, graba la pământ așa cum este conferit de impuls mână va deveni gravitate relativ mai slab. Cu cât mai puternică arunca, mai departe piatra va zbura - și dacă vă dau suficient de viteză, el poate merge pe orbita Pământului, sau chiar să părăsească sistemul solar.
Pentru a construi o rachetă spațială pentru a lansa un satelit și zboară spre planeta vecină, prezentarea gravitației de către Newton și adepții săi, cum ar fi Kepler, suficient. Mai mult decât atât, această afirmație este folosită cu succes astăzi pentru a determina masa de asteroizi și alte planete, precum și alte scopuri practice.
Chiar și cu mecanicii clasice permite Nyutovskaya aștepta lucruri uimitoare. In imagine - un sistem de aeronave suborbitale ipotetică București Karaganda. Uita-te la dimensiune completă.
Einstein și relativității
Cu toate acestea, în teoria relativității a gravitatiei este considerată mult mai profundă. Potrivit ei, orice organism care are în masă, se apleacă un „web“ o singură dată-spațială - și o mai mare greutate, cu atât mai mult va fi distorsionat. Exemplu cu piatra de aici trece printr-o schimbare dramatică. Conform teoriei relativității, piatra exprimate nu este atras de pământ și întotdeauna zboară în linie dreaptă - spațiul în sine este curbat, astfel încât ca pulsul de amortizare se blochează din nou pe Pământ. Filarea în masă timp de spin și spațiu spirale în jurul valorii de sine intacte, ca canale de scurgere a apei pluviale. Prin urmare, sateliții orbita in jurul planetelor, planetelor din jurul stelelor, stelele din jurul centrului galactic - și așa mai departe ad infinitum.
Pentru a înțelege originea energiei gravitaționale, ia în considerare formula de bază a teoriei speciale relativitatii a lui Einstein - E = mc². E aici - este energia cinetică a corpului; costurile forței necesare pentru a accelera un obiect de repaus. Cu toate acestea, mecanica teoriei relativității dovedit că este nevoie de energie chiar și la corpul nu este în mișcare! Conform acestor dispoziții, orice masă înseamnă că acesta conține energie potențială. mod practic energia vzaimovmestimosti și teoria de masă găsit în fizică nucleară - uraniu un relativ imobil, dar grele și plutoniu reprezintă o cantitate foarte mare de energie în reactoare și bombe.
Apple a lui Newton deformează spațiu-timp al lui Einstein
Alte dovezi de distorsiune a spațiului și a timpului, o mulțime de gravitate: această lentilă gravitațională. timp în care obiectele masive distorsiona conturul stele din spatele lor, iar trecerea în infraroșu a undelor de lumină, de asemenea, deschide primul „pe hârtie“. Aceste fenomene nu se adună praful într-o cămară a cunoașterii umane - cu ajutorul lor, aflat culorile reale și contururile obiectelor îndepărtate, precum și tehnologia viitoare călătorie interstelar dezvoltate.
unde gravitaționale în sistemul dual de organisme în reprezentarea artistului (animat). poli lumină în centru - așa-numitele jeturi relativiste.
valuri relativității
Acum, că înțelegem elementele de bază ale gravitației, trece la undele gravitaționale - un punct culminant al programului nostru. După cum putem vedea, de la premisa că gravitatea natură val, au fost chiar și în teoria gravitației a lui Newton - acolo sa răspândit cu viteza luminii ca un val, și este supusă legii pătratul.
Cu toate acestea, teoria relativității adaugă claritate val natura. Deci, noi știm deja că în mișcare și rotire, corp masiv creează o distorsiune a spațiului și a timpului - și cu atât mai repede se misca corpului și / sau se rotește, cu atât mai puternică distorsiunea rezultată. Există o lege, este, de asemenea, caracteristică a câmpurilor electrice și magnetice: dacă viteza vehiculului este instabilă, va crea valuri. Numai undele gravitaționale - nu este doar fluctuațiile de energie, dar fluctuații în timp și spațiu. Figurat vorbind, pe creasta obiectelor de undă și minut comprimat sunt mai scurte, iar pe panta - sunt netezite, vin înapoi în ordine.
Aceste val de spațiu-timp este de ieșire a energiei gravitaționale, pe care am menționat mai sus. Cu toate acestea, aspectul lor, un lucru rămâne o condiție necesară - viteză variabilă elemente schimbătoare ale unui sistem gravitațional. Și acest lucru este destul de rar. De exemplu, în sistemul solar, toate planetele încetini la afeliu, punctul cel mai indepartat de pe orbita Soarelui, si sunt accelerate la periheliu. Cu toate acestea mase planetare în comparație cu masa soarelui sunt prea mici, și scade viteza - neglijabilă. Prin urmare, în formă de soare, unde gravitaționale nu pierde nici o suta parte din energia pe care eliberează radiația.
Situația este diferită sistem dual de obiecte masive, cum ar fi stele și găuri negre. Fiind relativ aproape unul de altul, ele se rotesc simultan în două direcții - în jurul unui centru comun de greutate între și în jurul propriei sale axe. Deoarece sistemele binare tind să fuzioneze, acestea se apropie unul de altul, ci pentru că mai mult și mai intens. Acest dans de giganți, în conformitate cu Einstein însuși, creează un puternic unde gravitaționale. Este, de asemenea, o sursă de oscilații pot servi ca cataclisme puternice cum ar fi supernove.
Pentru a auzi sunetul cel mai liniștit
Complexitatea detectarea undelor gravitaționale, în primul rând a fost faptul că gravitatea în sine este incredibil de slab - 10 de 40 de ori mai slab decât orice puls electromagnetic! În cazul în care o cămașă cad brusc de pe buton, puterea gravitației Pământului va depăși atracția jachetei totale si corpul si butonul de pe podea „drop“. Dar dacă butonul este magnetic, acesta va rămâne în vigoare - cuplaje electromagnetice a două obiecte mici, de marimea unei monede va desyatikopeechnuyu gravitația puternică a unei întregi planete! În plus, puternice surse de perturbațiile orbitei, de regulă, sunt destul de departe de Pământ, și din cauza lor valurilor slăbi din cauza legii notorii pătratelor inverse. Acest lucru este bun - indiferent dacă acestea sunt mai aproape, Pământul ar suferi de fenomene fizice mult mai grave, cum ar fi radiații aici.
Prin urmare, oamenii de știință din LIGO, care a căutat unde gravitaționale a trebuit să construiască unitate titanic reprezentând două tuburi perpendiculare 4-kilometru umplut sub vid. Au trecut prin fascicule laser, dintre care trecerea este fixă bine - de-a lungul așa-numitul interferometru gravitaționale-val. Când unda gravitațională trece prin pământ, spațiul este distorsionat, iar corpul cu laser mai întâi la prima conductă, iar apoi accelerat în al doilea - sau invers.
Simularea computerizată a undelor de ciocnirea a două găuri negre
Cu toate acestea, în cazul în care dispozitivul este pus să utilizeze, sa dovedit a fi cel mai bun mod. A jucat un rol și un eveniment care undele gravitaționale care ar putea detecta - fuziunea a două găuri negre cu o masă mai mare decât soarele în 36 și 29 (± 5) de ori! Se apropie unul de altul, ele se rotesc una lângă alta la viteze care ajung până la 40% viteza luminii - și la momentul energia de coliziune este vărsat, este de 50 de ori mai puternic decât lumina tuturor stelelor din univers vizibil pentru aceeași perioadă de timp. Acest punct a fost, de asemenea, vârful de intensitatea și puterea valurilor - după ce în „aer“ gravitațională a venit liniște.
deschidere fructe
Posibilitatea de detectare a undelor gravitaționale deschide „o nouă dimensiune“ în astronomie. Telescoape, acum limitate în domeniul optic, obstacole bogate și distorsiuni, cu ajutorul undelor gravitaționale și reflecțiile lor pentru a obține o imagine tridimensională a obiectelor observate. Tehnologia, care se aplică în prezent cercetătorii, era încă „crud“ - dar în viitor va permite undelor gravitaționale pentru a examina obiectele care se ascund de noi, galaxii și nebuloase.
În plus, multe dintre teoriile fost până în prezent obiectul unor discuții au fost confirmate. Deci, sa dovedit posibilitatea existenței unor sisteme binare găuri negre care pot absorbi reciproc. De asemenea, consolidarea poziției teoriei generale a relativității despre gravitate, care este motivul pentru detectarea undelor gravitaționale în mass-media numit „darul Einstein a 100-a aniversare a teoriei relativității.“ Și capacitatea de a „auzi“ valurile de greutate se va face posibilă să pătrundă misterul materiei întunecate. care este încă pentru o plimbare oamenii de știință din întreaga lume.
