Гравитацијата, позната и како привлечност или гравитација, е универзално својство на материјата што го поседуваат сите предмети и тела во Универзумот. Суштината на гравитацијата е дека сите материјални тела ги привлекуваат сите други тела околу себе.
Земјината гравитација
Ако гравитацијата е општ концепт и квалитет што го поседуваат сите објекти во Универзумот, тогаш гравитацијата е посебен случај на овој сеопфатен феномен. Земјата ги привлекува кон себе сите материјални предмети што се наоѓаат на неа. Благодарение на ова, луѓето и животните можат безбедно да се движат низ земјата, реките, морињата и океаните можат да останат во нивните брегови, а воздухот не може да лета низ огромните простори на вселената, туку да ја формира атмосферата на нашата планета.
Се поставува фер прашање: ако сите предмети имаат гравитација, зошто Земјата привлекува луѓе и животни кон себе, а не обратно? Прво, ние исто така ја привлекуваме Земјата кон нас, едноставно, во споредба со нејзината сила на привлекување, нашата гравитација е занемарлива. Второ, силата на гравитацијата директно зависи од масата на телото: колку е помала масата на телото, толку се помали неговите гравитациони сили.
Вториот индикатор од кој зависи силата на привлекување е растојанието помеѓу предметите: колку е поголемо растојанието, толку е помал ефектот на гравитацијата. Благодарение на ова, планетите се движат во нивните орбити и не паѓаат една на друга.
Вреди да се одбележи дека Земјата, Месечината, Сонцето и другите планети го должат својот сферичен облик токму на силата на гравитацијата. Дејствува во насока на центарот, влечејќи ја кон себе супстанцијата што го сочинува „телото“ на планетата.
Земјиното гравитационо поле
Гравитационото поле на Земјата е енергетско поле на сила што се формира околу нашата планета поради дејството на две сили:
- гравитација;
- центрифугална сила, која својот изглед го должи на ротацијата на Земјата околу нејзината оска (дневна ротација).
Бидејќи и гравитацијата и центрифугалната сила дејствуваат постојано, гравитационото поле е постојан феномен.
Полето е малку под влијание на гравитационите сили на Сонцето, Месечината и некои други небесни тела, како и атмосферските маси на Земјата.
Законот за универзална гравитација и Сер Исак Њутн
Англискиот физичар Сер Исак Њутн, според една позната легенда, еден ден додека шетал во градината преку ден, ја видел Месечината на небото. Во исто време, од гранката падна јаболко. Њутн тогаш го проучувал законот за движење и знаел дека јаболкото паѓа под влијание на гравитационото поле, а Месечината ротира во орбитата околу Земјата.
И тогаш брилијантниот научник, осветлен со увид, дошол до идејата дека можеби јаболкото паѓа на земја, послушајќи се на истата сила благодарение на која Месечината е во својата орбита и не брзајќи случајно низ галаксијата. Така е откриен законот за универзална гравитација, познат и како Трет закон на Њутн.
На јазикот на математичките формули, овој закон изгледа вака:
Ф=GMm/D 2 ,
Каде Ф- силата на меѓусебната гравитација помеѓу две тела;
М- маса на првото тело;
м- маса на второто тело;
Д 2- растојанието помеѓу две тела;
Г- гравитациска константа еднаква на 6,67x10 -11.
Ако имаме работа со гравитациско привлекување на тело со маса m кон Земјата (земјена гравитација), потоа на површината на Земјата е= (GM o /R o 2) р о, каде M o е масата на Земјата (M o = 5.976.10 24 kg), р о - единечен вектор насочен од телото кон центарот на Земјата (секое тело на површината на Земјата секогаш може да се смета како материјална точка поради малата големина на кое било тело во споредба со големината на Земјата), што се смета во вид на топка со радиус R o =6.371030. 10 6 m Заменувајќи ги вредностите на M o и R o во последната формула, го добиваме векторскиот модул евредност g"9,81 m/s 2. Оваа количина обично се нарекува забрзување на слободниот пад. Бидејќи Земјата не е идеална сфера (на половите R o =6,356799,10 6 m, на екваторот R o = 6,378164,10 6 m), вредноста на g донекаде зависи од географската ширина (тоа варира од 9,780 до 9,832 m /s 2). Сепак, на дадено место на Земјата, забрзувањето на гравитацијата е исто за сите тела(Галилејовиот закон).
На тело со маса m сместено на површината на Земјата дејствува сила П= m е, кој се нарекува гравитација.Ако тело со маса m се наоѓа на висина h над површината на Земјата, тогаш P = m(GM o /(R o + h) 2, со други зборови, гравитацијата се намалува со растојанието од површината на Земјата.
Концептот често се користи - телесна тежина -силаЈ, Со во кој телото, поради својата гравитација кон Земјата, делува на потпора (или суспензија) што го држи телото од слободен пад. Тежината на телото се појавува само кога телото, покрај силата на гравитацијата,П (тоа му дава забрзување на телото е), дејствува друга сила (која му дава забрзување на телото А) : Ј= m е- м а= m( г-а). Очигледно, при забрзување еИ а еднаква по големина и насочена во спротивни насоки, тогаш тежината на телото е нула(состојба на бестежинска состојба).Оваа ситуација се јавува, особено, на вселенските сателити на Земјата.
4.4.Вселенски брзини
Првата космичка брзина v 1 тие ја нарекуваат минималната брзина што мора да му се даде на телото за да може да се движи околу Земјата во кружна орбита (претворање во вештачки сателит на Земјата). На сателит кој се движи во кружна орбита со радиус r, дејствува Земјината гравитациона сила, што му дава нормално забрзување v 1 2 /r. Според вториот Њутнов закон, GmM/r 2 = mv 1 2 /r и, според тоа, ако сателитот се движи во близина на површината на Земјата (r = R е радиусот на Земјата), имаме v 1 = 7,9 km/s.
Втора брзина на бегство v 2 тие ја нарекуваат минималната брзина што мора да му се даде на телото за да може да ја надмине гравитацијата на Земјата и да се претвори во сателит на Сонцето.За да се надмине гравитацијата, кинетичката енергија на телото мора да биде еднаква на работата направена против силите на гравитацијата: mv 2 2 /2 = (GmM/r 2)dr = GmM/R, од кои имаме v 2 = = 11,2 km/s.
Трета космичка брзина v 3 тие ја нарекуваат брзината што мора да му се даде на телото на Земјата за да го напушти Сончевиот систем(v 3 = 16,7 km/s).
4.5 Неинерцијални референтни системи. Сили на инерција.
Њутновите закони се задоволуваат само во инерцијалните референтни рамки. Се нарекуваат референтни рамки кои се движат во однос на инерцијалните рамки со забрзувањенеинерцијален. Во неинерцијалните системи, Њутновите закони не се валидни.Меѓутоа, законите на динамиката може да се користат и за неинерцијални системи ако, покрај силите Ф, предизвикани од влијанието на телата едно врз друго, воведуваат во предвид сили на инерција Фво. Ако ги земеме предвид силите на инерција, тогаш вториот Њутнов закон ќе важи за секој референтен систем: производот од масата на телото и забрзувањето во референтната рамка што се разгледува е еднаков на збирот на сите сили што делуваат на дадено тело (вклучувајќи инерцијални сили).Сили на инерција Фво овој случај мора да биде таква што заедно со силите Фтие му дадоа забрзување на телото а`,што има во неинерцијални референтни рамки, т.е. м а`=Ф+Фво и оттогаш Ф= m а(Тука а- забрзување на телото во инерцијалната рамка), потоа m а`= m а+Фво.
Инерцијалните сили се предизвикани од забрзаното движење на референтниот систем во однос на измерениот систем и затоа, во општиот случај, мора да се земат предвид следните случаи на манифестирање на овие сили:
1. Сили на инерција при забрзано преводно движење на референтниот систем Ф n =m а о, Еве А О- забрзување на преводното движење на референтниот систем.
2. Инерцијални сили кои делуваат на тело во мирување во ротирачка референтна рамка Ф c = -m w 2 R, овде w=const - аголна брзина на системот во форма на ротирачки диск со радиус R.
3. Инерцијални сили кои делуваат на тело што се движи во ротирачка референтна рамка Ф k = 2m[ v`w] каде е силата Ф k (Кориолисовата сила) е нормална на векторите на телесната брзина v`и аголна брзина wреферентен систем во согласност со правилото за десната завртка.
Во согласност со ова, го добиваме основниот закон за динамика за неинерцијални референтни системи
м а`=Ф+Ф n + Ф ts + ФДо.
Од суштинско значење е тоа сили на инерција не се предизвикани од интеракцијата на телата, туку од забрзаното движење на референтниот систем. Затоа овие сили не го почитувај третиот Њутнов закон , бидејќи ако на кое било тело дејствува сила на инерција, тогаш на ова тело нема спротивставена сила. Двата основни принципи на механиката, според кои забрзувањето секогаш е предизвикано од сила, а силата е секогаш предизвикана од интеракцијата помеѓу телата, не се истовремено задоволни во системите што се движат со забрзување. Така, инерцијалните сили не се Њутнови сили .
За секое тело лоцирано во неинерцијална референтна рамка, инерцијалните сили се надворешни и, според тоа, тука нема затворени системи - тоа значи дека во неинерцијалните референтни рамки законите за зачувување на импулсот, енергијата и аголниот моментум не се задоволни.
Аналогијата помеѓу гравитационите сили и инерцијалните сили лежи во основата на принципот на еквивалентност на гравитационите сили и инерцијалните сили (Ајнштајн принцип на еквивалентност): сите физички феномени во гравитационото поле се случуваат на ист начин како и во соодветното поле на инерцијалните сили, ако јачините на двете полиња во соодветните точки во просторот се совпаѓаат.Овој принцип лежи во основата на општата теорија на релативноста.
Проучувањето на гравитационото поле на Земјата не е само научно, туку и од големо практично значење за многу сектори на руската национална економија. Како независно научно поле, гравиметријата е истовремено составен дел на други сложени науки за Земјата, како што се физиката на Земјата, геологијата, геодезијата и астронаутиката, океанографијата и навигацијата, сеизмологијата и прогнозирањето.
Сите почетни концепти на гравиметријата се засноваат на одредбите на класичната Њутнова механика. Под влијание на гравитацијата, секој го доживува забрзувањето g Вообичаено, не се занимаваме со силата на гравитацијата, туку со нејзиното забрзување, кое нумерички е еднакво на јачината на полето во дадена точка. Промените во гравитацијата зависат од распределбата на масите на Земјата. Под влијание на оваа сила е создадена современата форма (фигура) на Земјата и продолжува нејзината диференцијација во геосфери со различен состав и густина. Овој феномен се користи во гравиметријата за проучување на геологијата. Промените во гравитацијата поврзани со нехомогености во земјината кора, кои немаат очигледна, видлива шема и предизвикуваат отстапување на вредностите на гравитацијата од нормалата, се нарекуваат аномалии на гравитацијата. Овие аномалии не се големи. Нивните вредности варираат во рамките на неколку единици од 10-3 m/s 2, што е 0,05% од вкупната вредност на гравитацијата и ред на големина помал од неговата нормална промена. Сепак, токму овие промени се од интерес за проучување на земјината кора и за пребарување.
Гравитационите аномалии се предизвикани и од масите што излегуваат на површината (планините) и од разликите во густината на масата внатре во Земјата. Влијанието на надворешните видливи маси се пресметува со исклучување на корекции за . Промените во густината може да настанат и поради подигање и спуштање на слоевите и поради промени во густината во самите слоеви. Затоа, аномалиите на гравитацијата ги рефлектираат и структурните форми и петрографскиот состав на карпите од различни слоеви на земјината кора. Диференцијацијата на густината во кората се јавува и вертикално и хоризонтално. Густината се зголемува со длабочина од 1,9-2,3 g/cm 3 на површината до 2,7-2,8 g/cm 3 на ниво на долната граница на кората и достигнува 3,0-3,3 g/cm 3 во областа на горната обвивка.
Интерпретацијата на аномалиите на гравитацијата во геологијата игра особено важна улога. Директно или индиректно, гравитацијата е вклучена во сè. Конечно, аномалиите на гравитацијата, поради нивната физичка природа и методите што се користат за нивно пресметување, овозможуваат истовремено проучување на какви било нехомогености на густината на Земјата, без разлика каде и на која длабочина се наоѓаат. Ова овозможува да се користат податоците од гравитацијата за решавање на геолошки проблеми кои се многу различни по обем и длабочина. Гравиметриското премерување е широко користено при пребарување и истражување на рудни наоѓалишта и нафтени и гасни структури.
Улогата и важноста на податоците од гравитацијата во проучувањето на длабоките бунари особено се зголемија во последниве години, кога не само Кола, туку и други длабоки и ултра-длабоки бунари, вклучително и странски (Oberpfalz in, Gravberg in итн.) не ги потврдуваат резултатите од геолошката интерпретација на длабоките сеизмички податоци, во основата на дизајнот на овие бунари.
За геолошка интерпретација на аномалиите на гравитацијата во геоморфолошки изразито различни региони, изборот на најоправданото намалување на гравитацијата игра посебна улога бидејќи, на пример, во планинските области аномалиите Феј и Бугер остро се разликуваат не само по интензитет, туку дури и по знак. . За континенталните територии, најпрепознатлива е редукцијата Буге со средна густина на слој од 2,67 g/cm 3 и прилагодена за влијанието на површинската топографија во радиус од 200 km
Висините на површината на земјата, како и длабочините на дното на морињата и океаните, се мерат од површината на квази-геоидот (нивото на морето). Затоа, за целосно да се земе предвид гравитациското влијание на формата на Земјата, неопходно е да се воведат две корекции: Брунсовата корекција за отстапувањата на земјината фигура од нормалниот елипсоид на земјата или сфероидот на револуција, како и топографски и хидротопографски корекции за отстапувања на површината на цврстата земја од нивото на морето.
Гравитационите аномалии се широко користени во решавањето на различни геолошки проблеми. Идеите за длабоката геолошка природа на гравитационите аномалии толку големи и разновидни низ територијата на Русија ќе се променат во голема мера во зависност од тоа кои теоретски концепти за формирање и тектонска еволуција на Земјата биле користени како нивна основа. Јасната поврзаност на аномалиите на гравитацијата во Бугер и хидротопографските редукции со дневниот релјеф и со морските длабочини, кога интензивните минимум одговараат на планинските структури и максималната гравитација на морињата, долго време е забележана од истражувачите и е широко користена за проучување на изостазата. , корелација на аномалиите на гравитацијата со длабоки сеизмички звучни податоци и нивна употреба за пресметување на „дебелината“ на земјината кора во сеизмички непроучени области. Бугер и хидротопографски редукции овозможуваат да се отстрани влијанието на познатите нехомогености на густината на Земјата и со тоа да се истакнат подлабоките компоненти на полето. Набљудуваната корелација со дневниот релјеф на аномалиите на гравитацијата нагласува дека токму изостазата како физичка појава е причина што не само релјефот, туку и сите нехомогености на густината на Земјата се меѓусебно избалансирани во форма на зони со релативно високи и мала густина, честопати постојано наизменично со длабочина и меѓусебно компензирање едни со други. Современите податоци за реолошките својства на Земјата со нејзината литосфера и астеносфера, остро различни по нивната еластичност и, соодветно, подвижноста, како и тектонското слоевитост на земјината кора, со можно присуство на повеќестепена конвекција на длабоката супстанција на Земјата во неа, укажуваат на геолошки моментално опуштање на оптоварувањата. Затоа, на Земјата, и сега и порано, сите аномални маси од која било големина и длабочина биле и продолжуваат да бидат изостатски компензирани, без разлика каде биле и во каква форма се појавувале. И ако порано тие се обидоа да ги објаснат амплитудите и знаците на гравитационите аномалии само со промени во вкупната дебелина на земјината кора и за таа цел ги пресметаа коефициентите на нејзината корелација со дневниот релјеф или со гравитационите аномалии, тогаш последователните сè подетални сеизмички проучување на земјината кора и горната обвивка, употребата на методи на сеизмичка томографија покажа дека страничните сеизмички, а со тоа и густината, нехомогености се карактеристични за сите нивоа на диференцијација на длабоките маси на Земјата, т.е. не само на земјината кора, туку и на горната и долната обвивка, па дури и на јадрото на Земјата.
Полето на гравитационите аномалии се менува за огромна количина - над 500 mGal - од -245 на +265 mGal, формирајќи систем на глобални, регионални и повеќе локални аномалии на гравитација со различни големини и интензитет, карактеризирајќи ја кората, кората-мантија и вистински мантија нивоа на странична густина нехомогености на Земјата. Аномалното гравитационо поле го одразува вкупниот ефект на гравитационите маси лоцирани на различни длабочини и горната обвивка. Така, структурата на седиментните басени подобро се манифестира во аномално гравитационо поле во присуство на доволна диференцијација на густината во областите каде што кристалните подрумски карпи лежат на големи длабочини. Гравитациониот ефект на седиментните карпи во области со плитки темели е многу потешко да се набљудува, бидејќи е заматен од влијанието на карактеристиките на подрумот. Областите со голема дебелина на „гранитниот слој“ се одликуваат со негативни аномалии на гравитација. Излезите на гранитни масиви на површината се карактеризираат со минимална гравитација. Во аномално гравитационо поле, зоните со големи градиенти и максимални максимални ленти на гравитација јасно ги опишуваат границите на поединечните блокови. Во рамките на платформите и преклопените области, се разликуваат помали структури, отоци и маргинални корита.
Најглобалните аномалии на гравитацијата, кои ги карактеризираат нехомогеностите на соодветното ниво на обвивката (астеносфера), се толку големи што само нивните маргинални делови се протегаат во границите на руската територија што се разгледува, проследени далеку подалеку од нејзините граници, каде што нивниот интензитет значително се зголемува . Една зона на медитеранскиот максимум на гравитација се совпаѓа со басенот и е ограничена на север со мал алпски минимум на гравитација, а на исток со еден многу интензивен и огромен азиски минимум на гравитација во областа, што одговара генерално на Азиска мега-инфлација на Земјата, покривајќи ги планинските структури на Централна и Висока Азија од до и, соодветно, од Тиен Шан до североисточниот систем на внатрешни вдлабнатини (Ордос, Сечуан, итн.). Овој глобален азиски минимум на гравитација се намалува во интензитет и може да се следи понатаму на територијата на северо-источниот дел на Русија (планински структури, Трансбајкалија, регионот Верхојанск-Чукчи), а неговата гранка ја опфаќа речиси целата област на сибирскиот прекамбријан платформа активирана во поново време во форма на генерално незначително издигнато (до 500–1000 m) Сибирско плато.
Има логично објаснување за различните знаци на овие аномалии, ако се земе предвид дека топењето на зоната, како што се издига на површината на астенолитот, остава зад себе на секое ниво повторно растопени карпи кои се релативно погусти од слоевите што ги содржат странично. Затоа, во гравитационото поле, целата сума од таквите стопени карпи создава единствен вкупен максимум на гравитација, па дури и присуството на стопени „слоеви“ (зони на брзина и инверзија на густината) во него нема да ги промени неговите севкупни карактеристики, како што е забележани во маргиналните делови на Арктикот кои спаѓаат во рамките на картата -Атлантска и Пацифичка глобална гравитациска максима.
Аномалните маси што го создаваат централноазискиот глобален минимум веројатно се наоѓаат на уште поголема длабочина, како резултат на што добиената зона на топење доведе до зголемување на волуменот само на длабоките маси и, соодветно, до формирање на единствен гигант Азискиот мега-надуеност на Земјата на површината и присуството на стопена леќа на длабочина, очигледно предизвикале базалтоиден магматизам, мал по волумен и расфрлан низ оваа територија, мезозојски експлозивни цевки во, изумрени кватернерни вулкани во регионот Алтај-Сајан, и конечно, поинтензивен базалтоиден магматизам на Бајкалско-Патомските висорамнини, кој се протега далеку подалеку од самиот Бајкалски расцеп.
Големата длабочина на глобалните максимални и минимуми на гравитација што паѓаат на територијата на Русија се потврдува и при толкувањето на геоидните височини.
Гравитациската интеракција е една од четирите фундаментални интеракции во нашиот свет. Во рамките на класичната механика, опишана е гравитациската интеракција закон за универзална гравитацијаЊутн, кој наведува дека силата на гравитационата привлечност помеѓу две материјални точки на маса м 1 и м 2 одделени со растојание Р, е пропорционален на двете маси и обратно пропорционален на квадратот на растојанието - т.е
.Еве Г- гравитациска константа, еднаква на приближно 
m³/(kg s²). Знакот минус значи дека силата што дејствува на телото е секогаш еднаква во насока на векторот на радиусот насочен кон телото, односно, гравитациската интеракција секогаш води до привлекување на какви било тела.
Законот за универзална гравитација е една од примените на законот за обратен квадрат, кој исто така се јавува во проучувањето на зрачењето (види, на пример, Лесен притисок) и е директна последица на квадратното зголемување на површината на сфера со зголемен радиус, што доведува до квадратно намалување на придонесот на која било единица површина на површината на целата сфера.
Наједноставниот проблем на небесната механика е гравитациската интеракција на две тела во празен простор. Овој проблем е решен аналитички до крај; резултатот од неговото решение често се формулира во форма на трите Кеплерови закони.
Како што се зголемува бројот на тела кои содејствуваат, задачата станува драматично посложена. Така, веќе познатиот проблем со три тела (т.е. движењето на три тела со ненулта маса) не може да се реши аналитички во општа форма. Со нумеричко решение, нестабилноста на решенијата во однос на почетните услови настанува доста брзо. Кога се применува на Сончевиот систем, оваа нестабилност го оневозможува предвидувањето на движењето на планетите на размери поголеми од сто милиони години.
Во некои посебни случаи, можно е да се најде приближно решение. Најважниот случај е кога масата на едно тело е значително поголема од масата на другите тела (примери: Сончевиот систем и динамиката на прстените на Сатурн). Во овој случај, како прво приближување, можеме да претпоставиме дека светлосните тела не комуницираат едни со други и се движат по кеплеровите траектории околу масивното тело. Интеракциите меѓу нив може да се земат предвид во рамките на теоријата на пертурбации и да се просечат со текот на времето. Во овој случај, може да се појават нетривијални феномени, како што се резонанци, привлечни фактори, хаос, итн. Јасен пример за таквите појави е нетривијалната структура на прстените на Сатурн.
И покрај обидите да се опише однесувањето на системот на голем број привлечни тела со приближно иста маса, тоа не може да се направи поради феноменот на динамичен хаос.
Силни гравитациони полиња
Во силните гравитациони полиња, кога се движите со релативистички брзини, ефектите на општата релативност почнуваат да се појавуваат:
- отстапување на законот за гравитација од Њутновиот;
- доцнење на потенцијалите поврзани со конечната брзина на ширење на гравитационите нарушувања; појава на гравитациски бранови;
- ефекти на нелинеарност: гравитационите бранови имаат тенденција да комуницираат едни со други, така што принципот на суперпозиција на брановите во силни полиња повеќе не важи;
- менување на геометријата на простор-времето;
- појавата на црни дупки;
Гравитациско зрачење
Едно од важните предвидувања на општата релативност е гравитациското зрачење, чие присуство сè уште не е потврдено со директни набљудувања. Сепак, постојат индиректни набљудувачки докази во корист на неговото постоење, имено: загубите на енергија во бинарниот систем со пулсарот PSR B1913+16 - пулсарот Hulse-Taylor - се во добра согласност со моделот во кој оваа енергија се пренесува од гравитациско зрачење.
Гравитационото зрачење може да се генерира само од системи со променливи четириполски или повисоки повеќеполни моменти, овој факт сугерира дека гравитациското зрачење на повеќето природни извори е насочено, што значително го отежнува неговото откривање. Моќ на гравитација л-изворот на теренот е пропорционален (v / в) 2л + 2 , ако повеќеполот е од електричен тип, и (v / в) 2л + 4 - ако повеќеполот е од магнетен тип, каде vе карактеристичната брзина на движење на изворите во системот за зрачење и в- брзина на светлината. Така, доминантен момент ќе биде четириполскиот момент на електричниот тип, а моќноста на соодветното зрачење е еднаква на:
Каде П јасј- четириполен моментален тензор на распределбата на масата на системот за зрачење. Постојана 
(1/W) ни овозможува да го процениме редот на големината на моќта на зрачењето.
Од 1969 година (експериментите на Вебер) до денес (февруари 2007), направени се обиди директно да се открие гравитациското зрачење. Во САД, Европа и Јапонија во моментов работат неколку копнени детектори (GEO 600), како и проект за вселенски гравитациски детектор на Република Татарстан.
Суптилни ефекти на гравитацијата
Покрај класичните ефекти на гравитационата привлечност и временското проширување, општата теорија на релативноста предвидува постоење на други манифестации на гравитација, кои во копнени услови се многу слаби и затоа нивното откривање и експериментална верификација се многу тешки. До неодамна, надминувањето на овие тешкотии изгледаше надвор од можностите на експериментаторите.
Помеѓу нив, особено, можеме да го именуваме внесувањето на инерцијалните референтни рамки (или ефектот на леќата-Thirring) и гравитомагнетното поле. Во 2005 година, беспилотната гравитација сонда Б на НАСА спроведе невиден прецизен експеримент за мерење на овие ефекти во близина на Земјата, но неговите целосни резултати сè уште не се објавени.
Квантна теорија на гравитација
И покрај повеќе од половина век обиди, гравитацијата е единствената фундаментална интеракција за која сè уште не е изградена конзистентна ренормализирачка квантна теорија. Меѓутоа, при ниски енергии, во духот на теоријата на квантното поле, гравитациската интеракција може да се претстави како размена на гравитони - мерачни бозони со спин 2.
Стандардни теории за гравитација
Поради фактот што квантните ефекти на гравитацијата се исклучително мали дури и при најекстремни експериментални и набљудувачки услови, сè уште нема сигурни набљудувања за нив. Теоретските проценки покажуваат дека во огромното мнозинство на случаи може да се ограничи на класичниот опис на гравитациската интеракција.
Постои модерна канонска класична теорија на гравитацијата - општа теорија на релативноста, и многу хипотези и теории со различен степен на развој што ја разјаснуваат, натпреварувајќи се едни со други (види ја статијата Алтернативни теории на гравитацијата). Сите овие теории прават многу слични предвидувања во рамките на приближувањето во кое моментално се вршат експериментални тестови. Следниве се неколку основни, најдобро развиени или познати теории за гравитација.
- Гравитацијата не е геометриско поле, туку вистинско поле на физичка сила опишано со тензор.
- Гравитационите феномени треба да се разгледуваат во рамките на рамниот простор на Минковски, во кој законите за зачувување на енергија-моментум и аголен моментум се недвосмислено задоволени. Тогаш, движењето на телата во просторот Минковски е еквивалентно на движењето на овие тела во ефективниот Риманов простор.
- Во равенките на тензорите за одредување на метриката, треба да се земе предвид гравитонската маса и да се користат условите на мерачот поврзани со метриката на просторот Минковски. Ова не дозволува гравитационото поле да се уништи дури и локално со избирање соодветна референтна рамка.
Како и во општата релативност, во RTG материјата се однесува на сите форми на материја (вклучувајќи го и електромагнетното поле), со исклучок на самото гравитационо поле. Последиците од теоријата на RTG се следните: црните дупки како физички објекти предвидени во Општата релативност не постојат; Универзумот е рамен, хомоген, изотропен, неподвижен и Евклид.
Од друга страна, нема помалку убедливи аргументи на противниците на РТГ, кои се сведуваат на следниве точки:
Слична работа се случува во RTG, каде што втората равенка на тензорот е воведена за да се земе предвид врската помеѓу неевклидовиот простор и просторот Минковски. Поради присуството на бездимензионален параметар за вклопување во теоријата Џордан-Бранс-Дик, станува возможно да се избере така што резултатите од теоријата се совпаѓаат со резултатите од гравитационите експерименти.
| Теории за гравитација | ||||||||
|
Извори и белешки
Литература
- Визгин В.П.Релативистичка теорија на гравитацијата (почеток и формирање, 1900-1915). М.: Наука, 1981. - 352в.
- Визгин В.П.Унифицирани теории во 1 третина од дваесеттиот век. М.: Наука, 1985. - 304в.
ГРАВИТАЦИСКО ПОЛЕ НА ЗЕМЈАТА (а. гравитациско поле на Земјата, Земјинско гравитационо поле; n. Schwerefeld der Erde; f. champ de gravite de la Terre; i. campo de gravedad de la tierra) - поле на сила предизвикано од привлечноста на масите и центрифугалната сила, која се јавува поради секојдневната ротација на Земјата; исто така малку зависи од привлечноста на Месечината и Сонцето и другите небесни тела и земјините маси. Гравитационото поле на Земјата се карактеризира со гравитација, гравитациски потенцијал и неговите различни деривати. Потенцијалот има димензија m 2 .s -2, мерната единица за првите деривати на потенцијалот (вклучувајќи ја и гравитацијата) во гравиметријата е земена како милигална (mGal), еднаква на 10 -5 m.s -2, а за втори деривати - etvos ( E, E), еднакви на 10 -9 .s -2.
Вредности на главните карактеристики на Земјиното гравитационо поле: гравитациски потенцијал на морско ниво 62636830 m 2 .s -2; просечната гравитација на Земјата е 979,8 Gal; намалување на просечната гравитација од пол до екватор 5200 mGal (вклучително и поради дневната ротација на Земјата 3400 mGal); максимална аномалија на гравитација на Земјата 660 mGal; нормален вертикален градиент на гравитација 0,3086 mGal/m; максималното отстапување на водоводната линија на Земјата е 120"; опсегот на периодични лунарно-соларни варијации во гравитацијата е 0,4 mGal; можната вредност на секуларната промена на гравитацијата<0,01 мГал/год.
Делот од гравитацискиот потенцијал што се должи само на Земјината гравитација се нарекува геопотенцијал. За да се решат многу глобални проблеми (проучување на фигурата на Земјата, пресметување на траектории на сателитите итн.), геопотенцијалот е претставен во форма на проширување во сферични функции. Вторите деривати на гравитациониот потенцијал се мерат со гравитациони градиометри и вариометри. Постојат неколку проширувања на геопотенцијалот, кои се разликуваат во првичните набљудувачки податоци и степени на експанзија.
Обично Земјиното гравитационо поле е претставено како составено од 2 дела: нормално и аномално. Главниот - нормален дел од полето одговара на шематизиран модел на Земјата во форма на елипсоид на ротација (нормална Земја). Таа е конзистентна со вистинската Земја (центрите на маса, вредностите на масата, аголните брзини и дневните оски на ротација се совпаѓаат). Површината на нормална Земја се смета за рамна, т.е. гравитациониот потенцијал во сите негови точки има иста вредност (види геоид); силата на гравитацијата е насочена нормално кон него и се менува според едноставен закон. Во гравиметријата, широко се користи меѓународната формула за нормална гравитација:
g (p) = 978049 (1 + 0,0052884 sin 2 p - 0,0000059 sin 2 2p), mGal.
Во другите социјалистички земји, главно се користи формулата на Ф.Р.
g(р) = 978030(1 + 0,005302 sin 2 р - 0,000007 sin 2 2р), mGal.
14 mGal се одзема од десната страна на двете формули за да се земе предвид грешката во апсолутната гравитација, која беше утврдена како резултат на повторени мерења на апсолутната гравитација на различни локации. Изведени се и други слични формули кои ги земаат предвид промените во нормалната сила на гравитацијата поради триаксијалноста на Земјата, асиметријата на нејзината северна и јужна хемисфера итн. Разликата помеѓу измерената сила на гравитацијата и нормалната сила се нарекува аномалија на гравитацијата (види геофизичка аномалија). Аномалниот дел од Земјиното гравитационо поле е помал по големина од нормалниот дел и се менува на комплексен начин. Како што се менуваат позициите на Месечината и Сонцето во однос на Земјата, се случуваат периодични варијации во гравитациското поле на Земјата. Ова предизвикува плимни деформации на Земјата, вкл. морски плими. Во гравитационото поле на Земјата со текот на времето има и неплимни промени, кои се јавуваат поради прераспределбата на масите во внатрешноста на Земјата, тектонските движења, земјотресите, вулканските ерупции, движењето на водата и атмосферските маси, промените во аголната брзина и моменталниот оска на дневната ротација на Земјата. Многу големини на неплимни промени во гравитациското поле на Земјата не се забележани и се проценуваат само теоретски.
Врз основа на Земјиното гравитационо поле, се одредува геоидот, кој ја карактеризира гравиметриската фигура на Земјата, во однос на која се специфицирани височините на физичката површина на Земјата. Земјиното гравитационо поле, заедно со други геофизички податоци, се користи за проучување на моделот на дистрибуцијата на радијалната густина на Земјата. Врз основа на него се извлекуваат заклучоци за хидростатската рамнотежна состојба на Земјата и придружните напрегања во неа.
Се вчитува...
