Гравітаційна затримка сигналу: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
м Дядько Ігор перейменував сторінку з Гравітаційне уповільнення часу на Гравітаційна затримка сигналу |
Немає опису редагування |
||
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
'''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. |
|||
'''Гравітаційне уповільнення часу''' тягне за собою ще один ефект, названий '''ефектом Шапіро''' (також відомий як ''гравітаційна затримка сигналу''). |
|||
Внаслідок цього ефекту в полі тяжіння електромагнітні сигнали йдуть довше, ніж при відсутності цього поля. |
|||
== Історія відкриття == |
== Історія відкриття == |
||
Вперше ефект був відзначений у [[1964]] році американським астрофізиком [[Ірвін Шапіро|Ірвіном Шапіро]]. Шапіро запропонував експеримент, в ході якого радіохвилі відбивалися від поверхні Венери і Меркурія |
Вперше ефект був відзначений у [[1964]] році американським астрофізиком [[Ірвін Шапіро|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<ref>{{cite journal | author=Irwin I. Shapiro| title=Fourth Test of General Relativity | journal=Physical Review Letters | year=1964 | volume=13 | pages=789–791 | doi=10.1103/PhysRevLett.13.789}}</ref>. |
||
Перші експериментальні дані, отримані в 1966-1967 роках в обсерваторії [[Массачусетський технологічний інститут|MIT]], збіглися з прогнозами Шапіро |
Перші експериментальні дані, отримані в 1966-1967 роках в обсерваторії [[Массачусетський технологічний інститут|MIT]], збіглися з прогнозами Шапіро<ref>{{cite journal | author=Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls, and Richard A. Brockelman| title=Fourth Test of General Relativity: Preliminary Results | journal=Physical Review Letters | year=1968 | volume=20 | pages=1265–1269 | doi=10.1103/PhysRevLett.20.1265}}</ref>. Відтоді поправки були підтверджені точнішими експериментами як в Сонячній системі, так і в компактних системах подвійних зірок. |
||
== Обчислення затримки == |
== Обчислення затримки == |
||
=== Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси === |
=== Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси === |
||
Для сигналу, який подорожує навколо точкової маси, затримка може бути обчислена за |
Для сигналу, який подорожує навколо точкової маси, затримка може бути обчислена за формулою: |
||
: <math>\Delta t=-\frac{2GM}{c^3}\log(1-\mathbf{R}\cdot\mathbf{x}).</math> |
: <math>\Delta t=-\frac{2GM}{c^3}\log(1-\mathbf{R}\cdot\mathbf{x}).</math> |
||
Тут <math>\mathbf{R}</math> - |
Тут <math>\mathbf{R}</math> - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до джерела, а <math>\mathbf{x}</math> - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до тіла з масою M, яке створює гравітаційне поле. |
||
Формула може бути переписана в іншому вигляді: |
Формула може бути переписана в іншому вигляді: |
||
Версія за 12:04, 22 грудня 2013
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
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
Обчислення затримки часу для світла в полі точкової маси
Для сигналу, який подорожує навколо точкової маси, затримка може бути обчислена за формулою:
Тут - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до джерела, а - одиничний вектор, спрямований від спостерігача до тіла з масою M, яке створює гравітаційне поле.
Формула може бути переписана в іншому вигляді:
- ,
де x - це ефективне збільшення шляху світла, а є Радіус Шварцшильда.
Примітки
- ↑ Irwin I. Shapiro (1964). Fourth Test of General Relativity. Physical Review Letters. 13: 789—791. doi:10.1103/PhysRevLett.13.789.
- ↑ 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: 1265—1269. doi:10.1103/PhysRevLett.20.1265.
Посилання
- Виявлена нейтронна зірка дуже великоїмаси (ілюстрація ефекта Шапіро)