В физике эффект гравитомагнитных часов - это отклонение от третьего закона Кеплера , согласно которому в соответствии с приближением слабого поля и замедленного движения общей теории относительности на него будет воздействовать частица, вращающаяся вокруг (медленно) вращающегося тела, такого как типичная планета или звезда .
Объяснение
Согласно общей теории относительности в ее линеаризованном приближении слабого поля и медленного движения медленно вращающееся тело индуцирует дополнительную составляющую гравитационного поля, которая действует на свободно падающую пробную частицу с нецентральной гравитомагнитной силой типа Лоренца .
Среди его последствий для орбитального движения частицы есть небольшая поправка к третьему закону Кеплера , а именно:
где T Kep - период частицы, M - масса центрального тела, а a - большая полуось эллипса частицы . Если орбита частицы круговая и лежит в экваториальной плоскости центрального тела, поправка будет
- где S является центральным органом в угловой момент , и с представляет собой скорость света в вакууме.
Частицы, вращающиеся в противоположных направлениях, испытывают гравитомагнитные поправки T Gvm с противоположными знаками, так что различие их орбитальных периодов отменяет стандартные кеплеровские члены и добавляет гравитомагнитные . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [ чрезмерное цитирование ] »
Обратите внимание , что + знак имеет место для коротации частицы относительно вращения центрального тела, в то время как - знак для встречного вращения. То есть, если спутник вращается в том же направлении, что и планета, ему требуется больше времени, чтобы совершить полный оборот, тогда как если он движется в противоположном направлении относительно вращения планеты, его орбитальный период становится короче.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Коэн, JM; Машхун, Б. (октябрь 1993 г.). «Стандартные часы, интерферометрия и гравитомагнетизм». Физика Буквы A . 181 (5): 353–358. Bibcode : 1993PhLA..181..353C . DOI : 10.1016 / 0375-9601 (93) 90387-F .
- ^ Машхун, Б .; Gronwald, F .; Тайсс, Д.С. (февраль 1999 г.). «Об измерении гравитомагнетизма с помощью космических часов: эффект гравитомагнитных часов». Annalen der Physik . 8 (2): 135–152. arXiv : gr-qc / 9804008 . DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-3889 (199902) 8: 2 <135 :: AID-ANDP135> 3.0.CO; 2-N .
- ^ Тарталья, А. (февраль 2000 г.). «Обнаружение эффекта гравитомагнитных часов». Классическая и квантовая гравитация . 17 (4): 783–792. arXiv : gr-qc / 9909006 . Bibcode : 2000CQGra..17..783T . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 17/4/304 . S2CID 9356721 .
- ^ Тарталья, А. (сентябрь 2000 г.). «Геометрическая обработка гравитомагнитного часового эффекта». Общая теория относительности и гравитации . 32 (9): 1745–1756. arXiv : gr-qc / 0001080 . Bibcode : 2000GReGr..32.1745T . DOI : 10,1023 / A: 1001998505329 . S2CID 119383886 .
- ^ Лихтенеггер, HIM; Gronwald, F .; Машхун, Б. (2000). «Об обнаружении гравитомагнитного поля Земли с помощью орбитальных часов». Успехи в космических исследованиях . 25 (6): 1255–1258. arXiv : gr-qc / 9808017 . Bibcode : 2000AdSpR..25.1255L . DOI : 10.1016 / S0273-1177 (99) 00997-7 . S2CID 16542540 .
- ^ Иорио, Л. (август 2001 г.). "Гравитационно-орбитальные возмущения спутников и эффект гравитомагнитных часов". Международный журнал современной физики D . 10 (4): 465–476. arXiv : gr-qc / 0007014 . Bibcode : 2001IJMPD..10..465I . DOI : 10.1142 / S0218271801000925 . S2CID 119426253 .
- ^ Иорио, Л. (октябрь 2001 г.). «Негравитационные возмущения орбиты спутника и обнаружение гравитомагнитного часового эффекта». Классическая и квантовая гравитация . 18 (20): 4303–4310. arXiv : gr-qc / 0007057 . Bibcode : 2001CQGra..18.4303I . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 18/20/309 . S2CID 6342400 .
- ^ Машхун, Б .; Gronwald, F; Лихтенеггер, HIM (2001). «Гравитомагнетизм и часовой эффект». Конспект лекций по физике . 562 : 83–108. arXiv : gr-qc / 9912027 . Bibcode : 2001LNP ... 562 ... 83M . DOI : 10.1007 / 3-540-40988-2_5 . ISBN 978-3-540-41236-6. S2CID 32411999 .
- ^ Машхун, Б .; Иорио, Л .; Лихтенеггер, HIM (декабрь 2001 г.). «Об эффекте гравитомагнитных часов». Физика Буквы A . 292 (1-2): 49-57. arXiv : gr-qc / 0110055 . Bibcode : 2001PhLA..292 ... 49M . DOI : 10.1016 / S0375-9601 (01) 00776-9 . S2CID 14981533 .
- ^ Иорио, Л .; Лихтенеггер, HIM; Машхун, Б. (январь 2002 г.). «Альтернативный вывод эффекта гравитомагнитных часов». Классическая и квантовая гравитация . 19 (1): 39–49. arXiv : gr-qc / 0107002 . Bibcode : 2002CQGra..19 ... 39I . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 19/1/303 . S2CID 5941537 .
- ^ Иорио, Л .; Лихтенеггер, HIM (февраль 2005 г.). «О возможности измерения эффекта гравитомагнитных часов в космическом эксперименте на Земле». Классическая и квантовая гравитация . 22 (1): 119–132. arXiv : gr-qc / 0210030 . Bibcode : 2005CQGra..22..119I . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 22/1/008 . S2CID 118903460 .
- ^ Лихтенеггер, HIM; Иорио, Л .; Машхун, Б. (декабрь 2006 г.). «Эффект гравитомагнитных часов и его возможное наблюдение». Annalen der Physik . 15 (12): 868–876. arXiv : gr-qc / 0211108 . Bibcode : 2006AnP ... 518..868L . DOI : 10.1002 / andp.200610214 . S2CID 9087843 .