Гравитационное красное смещение

Эту статью следует викифицировать.
Пожалуйста, оформите её согласно общим правилам и указаниям.

В физике, гравитационное красное смещение является проявлением эффекта потери энергии светом по мере удаления от массивных объектов, таких как звезды и черные дыры; оно наблюдаетя как сдвиг спектральных линий в красную область спектра.

Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное фиолетовое смещение.

Содержание

Определение

Красное смещение принято обозначать символом z.

z=\frac{\lambda_o-\lambda_e}{\lambda_e}

где:

λe - длина волны фотона, измеренная в точке излучения. λo - длина волны фотона, измеряемая удаленным наблюдателем.

Гравитационное красное смещение, или покраснение света, в общей теории относительности равно:

z_{approx}=\frac{GM}{c^2r}

где:

zapprox - смещение спектральных линий под влиянием гравитации, измеряемое удаленным наблюдателем, G - гравитационная постоянная Ньютона, M - масса гравитирующего тела, c - скорость света, r - радиальное расстояние от центра.

История

Ослабление энергии света, излучаемого звездами с сильной гравитацией, было предсказано Джоном Митчеллом еще в 1783 году, на основе корпускулярного представления о свете, которого придерживался Исаак Ньютон. Влияние гравитации на исследовали в свое время Лаплас и Иоганн Георг ван Солднер (1801) задолго до того как Альберт Эйнштейн вывел свой вариант формулы для этого эффекта в статье 1911 года о свете и гравитации.

Ленард обвинил Эйнштейна в плагиате за то, что он не процитировал более раннюю работу Солднера - однако, принимая во внимание, что эта тема была настолько забыта и заброшена до того как Эйнштейн вернул ее к жизни, вполне возможно что Эйнштейнн был не знаком с предыдущими работами. В любом случае, Эйнштейн пошел намного дальше своих предшественников и показал, что ключевым следствием из гравитационного красного смещения являетя гравитационное замедление времени. Это была очень оригинальная и революционная идея.


Важные моменты

  • Для наблюдения гравитационного красного смещения приемник должен находиться в месте с более высоким гравитационным потенциалом чем источник.
  • Существование гравитационного красного смещения подтверждается многочисленными экспериментами, которые год от года проводятся в различных универсистетах по всему миру.
  • Гравитационное красное смещение предсказывается не только в теории относительности. Другие теории гравитации тоже предсказывают гравитационное красное смещение, хотя объяснения могут отличаться.
  • Гравитационное красное смещение не предеполагает Шварцшильдовское решение уравнений общей теории относиельности - в которых масса M не может быть массой вращающегося или заряженного тела.

Экспериментальное подтверждение

Эксперимент Паунда-Ребке 1969 года продемонстрировал существование гравитационного красного смещения спектральных линий. Эксперимент был осуществлен в Лаймановской лаборатории физики Гарвардского университета.

Применение

Гравитационное красное смещение активно применяется в астрофизике.

Связь с замедлением времени

Гравитационное замедление времени — физическое явление, заключающееся в изменении темпа хода часов в гравитационном потенциале.

При использовании формул эффекта Доплера в специальной теории относительности для расчета изменения энергии и частоты (при условии, что мы пренебрегаем эффектами зависимости от траектории, вызванными например увлечением пространства вокруг вращающейся черной дыры), гравитационное красное смещение в точности обратно величине фиолетового смещения. Таким образом, наблюдаемое изменение частоты соответствует относительному замедлению хода часов в точке приема и передачи. Однако метод расчета гравитационного красного смещения через замедление времени становится слишком громоздким, если учитывать эффекты увлечения пространства, которые делают величину смещения зависящей от траектории распространения света.

В то время как гравитационное красное смещение измеряет наблюдаемый эффект, гравитационное замедление времени говорит, что можно заключить на основании результатов наблюдения.

Народное толкование

_______________________________________________________________

http://gek47.narod.ru/foton.htm Гравитация и электромагнитное излучение.

Такой эффект ОТО, как "гравитационное изменение частоты", часто имеет неправильное толкование. Зачастую этот термин понимается так, как будто электромагнитное излучение, при распространении в области с Гравитацией, изменяет свою частоту. Имеющиеся в литературе сведения о неизменности частоты ЭМИ (например, Паули,Теория относительности, стр.214) не принимаются во внимание и игнорируются. Цитирую Паули: ___В случае статического гравитационного поля всегда можно так выбрать временную координату, чтобы величины gik от неё не зависели. Тогда число волн светового луча между двумя точками P1 и P2 также будет независимым от времени и, следовательно, частота света в луче, измеренная в заданной шкале времени,

будет одинаковой в P1 и P2 и, 

таким образом, независимой от места наблюдения. ___ Таким образом, имеющаяся разность частот, например, в опыте Паунда-Ребки, или "красное смещение" спектральных линий, излученных

с поверхности Солнца, или нейтронных звёзд имеет своё объяснение в
разности замедления времени между точками излучения и приёма. 
Если в некоторой точке излучаются, например, сферические вспышки 

света, то в любом месте в области с Гравитацией интервалы между вспышками будут одинаковы, и кажущееся изменение интервала определяется разностью замедления времени между точками излучения и приёма. В свете вышеизложенного следует чётко определить смысл применяющихся терминов "гравитационное изменение частоты" и "красное смещение": эти термины имеют своим источником обыкновенное замедление времени в области с Гравитацией. Никакого изменения частоты фотона при его прохождении из одной точки до другой не будет, пусть даже эти точки находятся в разной гравитации.




Разделы физики
Механика | Специальная теория относительности | Общая теория относительности | Молекулярная физика | Термодинамика | Статистическая физика | Физическая кинетика | Электродинамика | Оптика | Акустика | Физика плазмы | Физика конденсированных сред | Атомная физика | Квантовая физика | Квантовая механика | Квантовая теория поля | Ядерная физика | Физика элементарных частиц | Теории «великого объединения» | Теория колебаний | Теория волн | Нелинейная динамика | Метрология | Астрофизика | Геофизика | Биофизика
 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home