|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Гравитационное излучение | Гравитационное излучение (далее Г)излучение гравитационных волн, или волн тяготения, неравномерно движущимися массами (телами).
Существование гравитационных волн следует из общей теории относительности (теории тяготения) А. Эйнштейна, сформулированной им в 1916. Уравнения для гравитационного поля математически очень сложны и решены лишь для слабого поля. Решение соответствует поперечным волнам, распространяющимся со скоростью света в вакууме. Однако гравитационные волны до сих пор надежно не обнаружены из-за их чрезвычайно малой интенсивности и крайне слабого взаимодействия с веществом. Хотя подавляющее большинство физиков убеждено в их существовании, окончательно вопрос о реальности Гравитационное излучение должен решить эксперимент.
Имеется большая аналогия между законами взаимодействия электрических зарядов и гравитационных взаимодействием масс. Так, закон Кулона сходен с законом всемирного тяготения Ньютона, а уравнения электродинамики Максвелла — с уравнениями Эйнштейна для слабого гравитационного поля. Поэтому и законы Гравитационное излучение по форме очень близки к законам излучения электромагнитных волн. Источником электромагнитных волн являются электрические заряды, движущиеся с ускорением, причем мощность электромагнитного излучения тем больше, чем больше заряд и его ускорение. Аналогично, источником Гравитационное излучение может быть любое движущееся с ускорением тело. Роль "гравитационного заряда", создающего поле тяготения, играет при этом гравитационная масса тела Мгр или, точнее (чтобы получилась размерность заряда), величина  где G — гравитационная постоянная, входящая как в закон всемирного тяготения, так и в уравнения Эйнштейна. При неравномерном движении массы гравитационное поле может отрываться от создавшей его массы и распространяться самостоятельно в виде гравитационных волн.
Мощность Гравитационное излучение, в полной аналогии с электродинамикой, определяется величиной гравитационного заряда и его ускорением, но она очень мала. Причина этого прежде всего в малости гравитационной постоянной G, определяющей "силу" гравитационного взаимодействия. Из всех известных типов взаимодействий гравитационное взаимодействие — самое слабое. Так, для двух электронов оно в 1042 раз слабее их электромагнитного взаимодействия. Кроме того, в отличие от электрических зарядов, все гравитационные заряды (гравитационные массы) имеют один и тот же знак, причем удельный гравитационный заряд — отношение гравитационного заряда к инертной массе тела,  — один и тот же для всех тел и равен  (т. к. из опыта следует, что гравитационная масса при обычном выборе гравитационной постоянной строго равна массе инертной). Поэтому (аналогично электромагнитному излучению системы электрических зарядов одного знака с одним и тем же удельным зарядом) Гравитационное излучение одних частей тела, движущегося с ускорением, будет обязательно частично компенсироваться излучением др. частей этого тела (неполная компенсация происходит только за счет некоторого расстояния между отдельными частями излучающей массы). Такое излучение, как и сам излучатель, называется квадрупольным. Т. о., переменное движение какой-либо массы может привести лишь к квадрупольному излучению гравитационных волн, интенсивность которого очень мала.
Малоэффективны и приемники гравитационных волн — гравитационные антенны, которые также должны быть квадрупольного типа. Гравитационной антенной может служить любая пара масс или протяженное тело и чувствительное устройство, регистрирующее малые относительные смещения масс. Гравитационная волна создает переменное поле ускорений, распространяющееся со скоростью света с. Амплитуда этого поля убывает обратно пропорционально расстоянию от излучателя. Две массы гравитационной антенны, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга в этом поле ускорений, будут колебаться друг относительно друга с частотой излучения. Малая величина относительного смещения масс затрудняет обнаружение Гравитационное излучение
Мощность Гравитационное излучение, которая может быть получена в лабораторных условиях от передатчика (генератора) реальных размеров, крайне мала (порядка 10-20 вт). Поэтому производятся попытки обнаружить Гравитационное излучение от источников внеземного происхождения. Самыми надежными из них (постоянно действующими) являются близкие массивные двойные звезды с относительно небольшим периодом обращения (1,5—4 ч) и массами компонентов порядка массы Солнца (к таким источникам относится, например, двойная звезда WZ из созвездия Стрелы). Мощность Гравитационное излучение таких звезд ~ 1023 gm. Это соответствует поверхностной плотности потока Гравитационное излучение вблизи Земли порядка 10-13 ст/м2. Большую плотность потока (10-4 — 10* вт/м2) можно ожидать при некоторых взрывных процессах на звездах.
В расчете на такие всплески Гравитационное излучение внеземного происхождения американский физик Дж. Вебер (1966) создал приемник Гравитационное излучение, в котором гравитационной антенной служил цилиндр длиной 1,5 м и массой 1,5 т. Цилиндр подвешен на тонких нитях к раме, состоящей из стальных блоков, проложенных резиновыми прокладками (антисейсмический Фильтр). Цилиндр и рама помещены в вакуумную камеру, а вся установка размещена вдали от индустриальных помех.
Кварцевые пьезодатчики, наклеенные вдоль цилиндра, преобразуют механические колебания в электрические сигналы. Чувствительный усилитель (в котором для снижения тепловых колебаний входной контур охлажден до температуры жидкого позволяет регистрировать механические колебания цилиндра, соответствующие движению одного торца цилиндра относительно другого с амплитудой 2.10-14 см. Второй цилиндр с такими же частотными характеристиками помещен на расстоянии ~ 1000 км от первого. На нем также укреплены пьезодатчики. Электрические сигналы с обоих цилиндров поступают на схему совпадений, чтобы отличить всплески Гравитационное излучение (которое должно синхронно возбуждать колебания в обоих цилиндрах) от всплесков тепловых колебаний (которые не коррелированы, т. е. не совпадают во времени). Схема совпадений вырабатывает выходной импульс, если сигналы превышают некоторый выбранный пороговый уровень и если они соответственным образом сдвинуты по времени.
Установка работала в течение длительного времени и было обнаружено несколько десятков совпадающих всплесков, примерно в 10 раз превышающих шумовой уровень. Возможно, что наблюдалось совместное возбуждение обоих цилиндров гравитационными волнами от некоторого общего источника. Однако плотность потока Гравитационное излучение, соответствующая зарегистрированным всплескам, составляет несколько десятков тыс. вт/м2, что является довольно большой величиной для наиболее вероятных расстояний до взрывных источников внеземного происхождения. Дальнейшие экспериментальные исследования должны подтвердить или опровергнуть результат, полученный Вебером. Чувствительность установки Вебера не очень велика (104 вт/м2), но она не является предельно достижимой.
Обнаружение Гравитационное излучение от источников внеземного происхождения открыло бы новый канал информации о физических процессах в космосе.
Лит.: Вебер Дж., Общая теория относительности и гравитационные волны, пер. с англ., М., 1962; Брагинский В. Б., Гравитационные волны и попытки их обнаружения, "Земля и Вселенная", 1965, № 5: его же, Ги перспективы его экспериментального обнаружения, "Успехи физических наук", 1965, т. 86, в. 3, с. 433—46; Брагинский В.Б., Руденко В. Н., Релятивистские гравитационные эксперименты, там же, 1970, т. 100, в. 3, с. 395; Брагинский В. Б., Физические эксперименты с пробными телами, М., 1970, гл. 3.
В. Б. Брагинский.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
