Ефект Лензе — Тіррінга
Ефект Лензе — Тіррінг
Визначення
Ефект Лензе — Тіррінг — релятивістське явище, яке полягає в появі додаткових прискорень, схожих з прискоренням Коріоліса, поблизу масивних обертових тіл. Ці додаткові прискорення зумовлені впливом обертання гравітаційного поля і проявляються в появі сил, що діють на пробні тіла, які рухаються в цьому гравітаційному полі.
Історія
Ефект був передбачений австрійським фізиком Йозефом Лензе в 1918 році і незалежно від нього німецьким математиком Гансом Тіррінгом у 1919 році.
Фізична суть
Згідно з загальною теорією відносності, гравітаційне поле обертового тіла є нестаціонарним, тобто змінюється з часом. Це призводить до того, що координатний каркас, прив'язаний до обертового тіла, є неінерційним, і тіла, що рухаються в ньому, зазнають додаткових прискорень.
Математично ефект Лензе — Тіррінг описується у вигляді метричного тензора:
g = -c^2dt^2 + dr^2 + r^2(1 + 2ωr^2/c^2)(dθ^2 + sin^2θdφ^2) – 4ωr^2sin^2θdt dφ
де:
- c — швидкість світла;
- t — час;
- r — радіальна координата;
- θ — координата широти;
- φ — координата довготи;
- ω — кутова швидкість обертання.
Прояви ефекту
Ефект Лензе — Тіррінг проявляється в ряді астрофізичних явищ, зокрема:
- Гравітаційне лінзування — відхилення світлових променів у гравітаційному полі обертового тіла;
- Феномен прецесії перигелію Меркурія — зміщення перигелію орбіти Меркурія внаслідок ефекту Лензе — Тіррінг від обертання Сонця;
- Витягування орбіт галактик — деформація орбіт галактик під дією ефекту Лензе — Тіррінг від обертання центральної галактики скупчення.
Експериментальні дослідження
Прямі експериментальні вимірювання ефекту Лензе — Тіррінг досі не проведені через малі величини додаткових прискорень, які він генерує. Однак існують непрямі методи, які підтверджують існування ефекту. Наприклад, його вплив на орбіту Меркурія був підтверджений численними астрономічними спостереженнями і верифікований у межах похибки 0,6%.
Застосування
Ефект Лензе — Тіррінг має потенційне застосування в астрофізиці, зокрема для:
- Визначення маси і кутових швидкостей обертання масивних тіл;
- Тестування загальної теорії відносності;
- Вивчення динаміки скупчень галактик.
Ефект Лензе — Тіррінг — важливе релятивістське явище, яке спостерігається поблизу масивних обертових тіл. Він має широкий спектр проявів і може бути використаний для дослідження обертання небесних тіл, перевірки загальної теорії відносності і розуміння динаміки Всесвіту.
Часто задавані питання
Чи впливає ефект Лензе — Тіррінг на рух Землі навколо Сонця?
Так, але цей вплив є незначним.Чи спостерігається ефект Лензе — Тіррінг навколо чорних дір?
Так, і він є значно більшим, ніж навколо звичайних зірок.Чи можна використовувати ефект Лензе — Тіррінг для створення штучної гравітації в космічних кораблях?
Теоретично це можливо, але на практиці це дуже складно.Чи впливає ефект Лензе — Тіррінг на формування і еволюцію планетних систем?
Вважається, що він може відігравати певну роль у формуванні систем з планетами-гігантами.Чи можна виміряти ефект Лензе — Тіррінг за допомогою експериментів на Землі?
Досі не існує відомих експериментів, які б могли безпосередньо виміряти цей ефект на Землі.
Опубліковано