Гравітаційна затримка сигналу

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Гравітаційна затримка сигналу або ефект Шапіро - ефект загальної теорії відносності, внаслідок якого в полі тяжіння електромагнітні сигнали йдуть довше, ніж при відсутності цього поля. Це явище споріднене з гравітаційним сповільненням часу.

Історія відкриття[ред.ред. код]

Вперше ефект був відзначений у 1964 році американським астрофізиком Ірвіном Шапіро. Шапіро запропонував експеримент, в ході якого радіохвилі відбивалися від поверхні Венери і Меркурія й поверталися на Землю. Обчислення Шапіро передбачали, що при деякому розташуванні Землі, Сонця і Венери очікуваний час затримки сигналу в результаті взаємодії гравітаційного поля Сонця буде близько 200 мікросекунд[1].

Перші експериментальні дані, отримані в 1966-1967 роках в обсерваторії MIT, збіглися з прогнозами Шапіро[2]. Відтоді поправки були підтверджені точнішими експериментами як в Сонячній системі, так і в компактних системах подвійних зірок.

Обчислення затримки[ред.ред. код]

Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси[ред.ред. код]

Для сигналу, який подорожує навколо точкової маси, затримка може бути обчислена за формулою:

\Delta t=-\frac{2GM}{c^3}\log(1-\mathbf{R}\cdot\mathbf{x}).

Тут \mathbf{R} - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до джерела, а \mathbf{x} - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до тіла з масою M, яке створює гравітаційне поле.

Формула може бути переписана в іншому вигляді:

\Delta x= -R_s \log(1-\mathbf{R}\cdot\mathbf{x}),,

де x - це ефективне збільшення шляху світла, а R_s = \frac{2GM}{c^2} є радіус Шварцшильда.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Irwin I. Shapiro (1964). «Fourth Test of General Relativity». Physical Review Letters 13. с. 789–791. doi:10.1103/PhysRevLett.13.789. 
  2. Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls, and Richard A. Brockelman (1968). «Fourth Test of General Relativity: Preliminary Results». Physical Review Letters 20. с. 1265–1269. doi:10.1103/PhysRevLett.20.1265. 

Посилання[ред.ред. код]