Yerning tortishish maydonidagi o'zgarishlar. Yerning tortishish kuchi
YERNING gravitatsiyaviy maydoni (a. Yerning tortishish maydoni, Yerning tortishish maydoni; n. Shverefeld der Erde; f. champ de gravite de la Terre; i. campo de gravedad de la tierra) — tortishish natijasida yuzaga keladigan kuch maydoni. Yerning kunlik aylanishi natijasida paydo bo'ladigan massalar va markazdan qochma kuch; Oy va Quyosh va boshqa samoviy jismlar va er massalarining tortishishiga ham bir oz bog'liq. Yerning tortishish maydoni tortishish kuchi, tortishish potensiali va uning turli hosilalari bilan tavsiflanadi. Potensial m 2 .s -2 o'lchamga ega, gravimetriyada potentsialning birinchi hosilalari (jumladan, tortishish kuchi) uchun o'lchov birligi milligal (mGal), 10 -5 m.s -2 ga teng, va ikkinchi hosilalar - etvos ( E, E), 10 -9 .s -2 ga teng.
Yerning tortishish maydonining asosiy xarakteristikalari qiymatlari: dengiz sathida tortishish potentsiali 62636830 m 2 .s -2; Yerdagi o'rtacha tortishish kuchi 979,8 Gal; qutbdan ekvatorgacha o'rtacha tortishishning pasayishi 5200 mGal (shu jumladan Yerning kunlik aylanishi tufayli 3400 mGal); Yerdagi maksimal tortishish anomaliyasi 660 mGal; oddiy vertikal tortishish gradienti 0,3086 mGal/m; Yerdagi plumb chizig'ining maksimal og'ishi 120 "; tortishishning davriy Oy-Quyosh o'zgarishi diapazoni 0,4 mGal; mumkin bo'lgan qiymat tortishishning dunyoviy o'zgarishi<0,01 мГал/год.
Gravitatsion potentsialning faqat Yerning tortishish kuchiga bog'liq qismi geopotentsial deyiladi. Ko'pgina global muammolarni hal qilish uchun (Yerning rasmini o'rganish, sun'iy yo'ldosh traektoriyalarini hisoblash va boshqalar) geopotentsial sferik funktsiyalarda kengayish shaklida taqdim etiladi. Gravitatsion potentsialning ikkinchi hosilalari tortishish gradiometrlari va variometrlar bilan o'lchanadi. Dastlabki kuzatish ma'lumotlari va kengayish darajasida farq qiluvchi geopotentsialning bir nechta kengayishi mavjud.
Odatda Yerning tortishish maydoni 2 qismdan iborat: normal va anomal. Maydonning asosiy - normal qismi aylanish ellipsoidi (normal Yer) ko'rinishidagi Yerning sxematiklashtirilgan modeliga mos keladi. U haqiqiy Yerga mos keladi (massa markazlari, massa qiymatlari, burchak tezliklari va kunlik aylanish o'qlari mos keladi). Oddiy Yerning yuzasi daraja deb hisoblanadi, ya'ni. uning barcha nuqtalarida tortish potentsiali bir xil qiymatga ega (geoidga qarang); tortish kuchi unga normal yo'naltiriladi va oddiy qonun bo'yicha o'zgaradi. Gravimetriyada oddiy tortishishning xalqaro formulasi keng qo'llaniladi:
g (p) = 978049 (1 + 0,0052884 sin 2 p - 0,0000059 sin 2 2p), mGal.
Boshqa sotsialistik mamlakatlarda asosan F.R.Helmert formulasidan foydalaniladi:
g(r) = 978030(1 + 0,005302 sin 2 r - 0,000007 sin 2 2r), mGal.
Turli joylarda mutlaq tortishishning takroriy o'lchovlari natijasida aniqlangan mutlaq tortishishdagi xatoni hisobga olish uchun ikkala formulaning o'ng tomonidan 14 mGal chiqariladi. Yerning uch eksenliligi, uning shimoliy va janubiy yarimsharlari assimetriyasi va hokazolar tufayli oddiy tortishish kuchining oʻzgarishini hisobga oladigan boshqa shunga oʻxshash formulalar ham olingan.Oʻlchangan tortishish kuchi bilan normal kuch oʻrtasidagi farq deyiladi. tortishish anomaliyasi (q. geofizik anomaliya). Yerning tortishish maydonining anomal qismi normal qismiga qaraganda kattaligi kichikroq va murakkab tarzda o'zgaradi. Oy va Quyoshning Yerga nisbatan joylashuvi oʻzgarganda, Yerning tortishish maydonida davriy oʻzgarishlar roʻy beradi. Bu Yerning gelgit deformatsiyasiga olib keladi, shu jumladan. dengiz to'lqinlari. Shuningdek, Yerning tortishish maydonida vaqt o'tishi bilan to'lqinli bo'lmagan o'zgarishlar mavjud bo'lib, ular Yerning ichki qismidagi massalarning qayta taqsimlanishi, tektonik harakatlar, zilzilalar, vulqon otilishi, suv va atmosfera massalarining harakati, burchak tezligining o'zgarishi va lahzali o'zgarishlar tufayli yuzaga keladi. Yerning kunlik aylanish o'qi. Yerning tortishish maydonida to'lqinsiz o'zgarishlarning ko'p kattaligi kuzatilmaydi va faqat nazariy jihatdan baholanadi.
Yerning tortishish maydoniga asoslanib, Yerning gravimetrik figurasini tavsiflovchi geoid aniqlanadi, unga nisbatan Yerning jismoniy yuzasining balandliklari ko'rsatilgan. Yerning tortishish maydoni boshqa geofizik ma'lumotlar bilan birgalikda Yerning radial zichligi taqsimoti modelini o'rganish uchun ishlatiladi. Unga asoslanib, Yerning gidrostatik muvozanat holati va unga bog'liq bo'lgan kuchlanishlar haqida xulosalar chiqariladi.
Yerning tortishish maydoni- bu Yer figurasining umumiy mexanik holati bilan belgilanadigan mexanik (jismoniy) massalarning o'zaro ta'sirining moddiy muhiti. Gravitatsion maydonning jismoniy ma'nosini tushunish uchun tushuncha kiritiladi tortishish kuchi, Yerning tortishish kuchlarining ekvivalenti sifatida va markazdan qochma, aylanish tufayli.
Massalarning jismoniy o'zaro ta'sirining asosi Nyutonning universal tortishish qonunidir:
m 1 Va m 2- mexanik massalar; r - massalar orasidagi masofa; f - gravitatsiyaviy bosqichma-bosqich, 6,67 * 10 -8 sm 3 / g * s 2 ga teng, SI tizimida = 6,67 * 10 -11 m 3 / kg * s 2.
Gravitatsion maydon ko'rsatkichlari.
Agar formula (1) bo'lsa m 1=1 va m 2=M va qabul qiling M Yerning massasi uchun, u holda Yer yuzasida tortishishning tezlashishi quyidagicha bo'ladi:
g- vektor kattalik, bu tortishish kuchlari (F), markazdan qochma kuch (P) va samoviy jismlarning teng ta'siri.
Gravimetriyada tortishish ta'siridan tezlanish qisqartma sifatida " tortishish kuchi»: g o'rtacha = 9,81 m/s 2, g qutb= 9,83 m/s 2, g ekvator= 9,78 m/s 2.
g h atmosfera: g h =g, Qayerda h - balandlik, R- Yerning radiusi.
g Yerning ichida u 2900 km chuqurlikda yer yuzasida 9,82 m/s 2 dan pastki mantiya tagida 10,68 m/s 2 gacha murakkab sxema bo'yicha o'zgaradi.
g yadroda 6000 m chuqurlikda 1,26 m/s2 gacha, Yer markazida esa 0 ga kamayadi.
Mutlaq qiymatlarni aniqlash uchun g mayatnik usuli va jismlarning erkin tushish usulini qo'llang. Sarkaç uchun:
T = 2, bu erda T- mayatnikning tebranish davri, h- mayatnik uzunligi.
Gravimetriya va gravitatsiyaviy o'lchash ishlarida birinchi navbatda tortishish tezlashuvining nisbiy o'lchovlari qo'llaniladi. g ning o'sishi har qanday qiymatga nisbatan aniqlanadi. Mayatnikli asboblar va gravimetrlardan foydalaniladi.
Izostaziya.
Quruqlik va okeanlar mavjudligi sababli Yerning tashqi qobig'ining heterojenligi uning asosiy zichlik xususiyatlaridan biridir.
Shu sababli, quruqlikdagi tortishish anomaliyalari ijobiy bo'lishi va okeanlarga qaraganda yuqori intensivlikka ega bo'lishi kerakdek tuyuladi. Biroq, kunduzgi sirtdagi va sun'iy yo'ldoshlardan olingan tortishish o'lchovlari buni tasdiqlamaydi. Geoid balandlik xaritasi g ning normal maydondan chetlanishi okeanlar va materiklar bilan bog'liq emasligini ko'rsatadi.
Bundan nazariyotchilar materik mintaqalari izostatik ravishda kompensatsiyalangan degan xulosaga kelishadi: kamroq zichroq qit'alar qutb dengizlaridagi bahaybat aysberglar kabi zichroq subkrustal substratda suzib yuradi. (!?) Ya’ni, izostaziya tushunchasi shuki, mantiyaning yuqori qatlami qattiq, pastki qavati plastik bo‘lishiga qaramay, yerning yengil qobig‘i og‘irroq mantiya ustida muvozanatlanadi. Mantiyaning qattiq qatlami nom bilan chiqdi litosfera, va plastmassa astenosfera.
Biroq, yuqori mantiya suyuq emas, chunki U orqali ko'ndalang to'lqinlar o'tadi. Shu bilan birga, vaqt shkalasida ( T) astenosfera o'zini kichik tutadi T(soat, kun) elastik jismga o'xshaydi va umuman T(o'n minglab yillar) suyuqlik kabi. Astenosfera moddasining viskozitesi 10 20 Pa*s (paskal soniya) deb baholanadi.
Izostaziya gipotezalariga quyidagilar kiradi: 1) Sxemada ko'rsatilgan er qobig'ining elastik deformatsiyasi; 2) Yerning blok tuzilishi va bu bloklarni mantiya ostidagi substratga turli xil chuqurliklarga botirishni o'z ichiga oladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, matematik tildan kelib chiqqan holda, xulosa quyidagicha: er qobig'ining izostatik muvozanatining mavjudligi g anomaliyalari va qobiq qalinligi o'rtasidagi tabiiy bog'liqlik uchun etarli, ammo zarur shart emas; shunga qaramay, mintaqaviy hududlar uchun bu aloqa mavjud.
Agar siz okean bo'ylab tortishish o'lchovlarini amalga oshirsangiz, unda okean qobig'ining chiqish joylari tortishish minimallari bilan, chuqurliklar esa maksimal bilan tavsiflanadi. Izostatik Bouger tuzatishining kiritilishi hududni (mintaqani) izostatik jihatdan muvozanatli qiladi.
Rasmdan ko'rinib turibdiki, okean qobig'i yupqaroq bo'lgan joylarda tortishish maydonining intensivligi 2,5-3,0 baravar yuqori, ya'ni. bu hududlarda mantiya ostidagi substrat zichligi, xususan, Moch sirt qatlamining nuqsoni ko'proq namoyon bo'ladi. Ushbu qobiq osti qatlamining zichligi = 3,3 g / sm 3, bazalt qatlami esa = 2,9 g / sm 3 ni tashkil qiladi.
Shunday qilib, mintaqaviy tortishish anomaliyalari va er qobig'ining qalinligi o'rtasida bevosita bog'liqlik mavjud. Bu tadqiqotlar tashkil etadi gravimetriyada ikkinchi darajali tafsilot.
Tafsilotning uchinchi darajasi mahalliy geologik ob'ektlarni, xususan, foydali qazilma konlarini o'rganish maqsadida gravimetrik tadqiqotlar paytida turli tuzatishlar bilan bevosita bog'liq. Bu erda barcha o'lchovlar Bugerning qisqarishi (kuzatishlar va nazariy maydonlar o'rtasidagi farq) uchun amalga oshiriladi va quyidagi tuzatishlarni ta'minlaydi: 1) "erkin havo", 2) oraliq qatlam, 3) relyef.
Umumiy va struktur geologiyada gravimetrik kuzatishlar natijalari oʻrganish uchun ishlatiladi geosinklinal va platforma maydonlarini tektonik rayonlashtirish.
Bu erda tortishish maydonining tuzilishi boshqacha.
Geosinklinal zonalarda Salbiy anomaliyalar ko'tarilish joylari bilan chegaralanadi g, va tushkunliklarga - ijobiy. Bu naqsh tufayli er qobig'ining rivojlanish tarixi bilan bog'liq inversiyalar geotektonik sharoitlar (ko'tarilish va cho'kish zonalarining qayta taqsimlanishi). Ko'tarilish joylarida Moxo chegarasining egilishi ilgari bo'lgan va saqlanib qolgan.
Platforma maydonlarida anomaliyalar g asosan tog' jinslarining moddiy va petrografik tarkibi bilan bog'liq. Minimal qiymatlar g katta zonalar "engil" jinslar "rapakivi granitlari" dan hosil bo'ladi.
Gravitatsiyadagi o'zgarishlar.
Yerning tortishish maydonining umumiy tuzilishida tortishishning davriy o'zgarishlari sodir bo'ladi, ular Oy va Quyoshning yaqinlashishi natijasida yuzaga keladi va Yerning ichki tuzilishiga bog'liq.
Geosfera zarralarining gorizontal yo'nalishda eng sezilarli harakati dengiz to'lqinlaridir.
Oyning katta qismiga va ozroq qismiga Quyoshning tortishish kuchlari ta'sirida Jahon okeanining suvlari nuqtalarga yo'naltiriladi. Z Va N(yuqori suv oqimi), va bu vaqtda nuqtalarda A Va IN Jahon okeanining suv sathi pasaymoqda (pastlik). Yerning sferik qatlami davriy tebranishlarni va shunga mos ravishda tortishish tezlashishini boshdan kechiradi. Tebranishlar vaqtida bu qatlam ellipsoid shaklini oladi.
Yerning kunlik aylanishi tufayli to'lqinlar 24 soat ("quyosh kuni") va 24 soat 50 daqiqalik davr bilan sodir bo'ladi. ("oy kuni"). Shuning uchun ikkita yuqori to'lqin va ikkita past to'lqin bor.
To'lqin kuchlari ta'sirida er qobig'ining yuzasi doimiy ravishda pulsatsiyalanadi: u kuniga ikki marta ko'tariladi va tushadi.
Yerning qattiq jismidagi to'lqinlarni o'rganish uning zichligi va ichki tuzilishi haqida ma'lumot olish imkonini beradi.
Gravitatsion maydonning anomaliyalari katta emas. Ularning qiymatlari 10-3 m / s 2 ning bir necha birligi ichida o'zgarib turadi, bu tortishishning umumiy qiymatining 0,05% ni va uning normal o'zgarishidan kichikroq kattalik tartibini tashkil qiladi. Yer qobig'idagi zichlikning farqlanishi vertikal va gorizontal ravishda sodir bo'ladi. Zichlik chuqurlik bilan sirtda 1,9-2,3 g / sm 3 dan qobiqning pastki chegarasi darajasida 2,7-2,8 g / sm 3 gacha oshadi va mantiyaning yuqori qismida 3,0-3,3 g / sm 3 ga etadi. Gravitatsiya anomaliyalari o'zlarining fizik tabiati va ularni hisoblash usullari tufayli Yerning har qanday zichlikdagi bir jinsli bo'lmaganligini, ular qayerda va qanday chuqurlikda joylashganidan qat'i nazar, bir vaqtning o'zida o'rganish imkonini beradi.
Yerning chuqur ichki qismini o'rganishda tortishish ma'lumotlarining roli va ahamiyati, ayniqsa, so'nggi yillarda, nafaqat Kola, balki boshqa chuqur va o'ta chuqur quduqlar, shu jumladan xorijiy quduqlar (Germaniyadagi Oberpfalz, Gravberg in. Shvetsiya va boshqalar) ushbu quduqlarni loyihalash uchun asos sifatida foydalanilgan chuqur seysmik ma'lumotlarning geologik talqini natijalarini tasdiqlamadi.
Geomorfologik jihatdan aniq turli mintaqalarda tortishish anomaliyalarini geologik talqin qilish uchun tortishishning eng asosli qisqarishini tanlash alohida rol o'ynaydi, chunki, masalan, tog'li hududlarda Fey va Buger anomaliyalari nafaqat intensivlikda, balki hatto belgilarida ham keskin farqlanadi. . Bougerning qisqarishi va gidrotopografik Yerning ma'lum zichligi bir hil bo'lmagan ta'sirini yo'q qilish imkonini beradi va shu bilan maydonning chuqurroq tarkibiy qismlarini ajratib ko'rsatish.
Ilgari ular tortishish anomaliyalarining amplitudalari va belgilarini faqat er qobig'ining umumiy qalinligining o'zgarishi bilan tushuntirishga harakat qilishdi va buning uchun uning kunduzgi relef yoki tortishish anomaliyalari bilan bog'liqlik koeffitsientlarini hisoblab chiqdilar, keyin esa tobora batafsilroq seysmik tadqiqotlar olib borildi. er qobig'i va mantiyaning yuqori qatlamlari, seysmik tomografiya usullarini qo'llash shuni ko'rsatdiki, lateral seysmik va shuning uchun zichlik, bir jinsli bo'lmaganlik Yer chuqur massalari farqlanishining barcha darajalariga, ya'ni nafaqat Yer qobig'iga, balki yuqori va yuqori qatlamlariga ham xosdir. pastki mantiya va hatto Yer yadrosi. Gravitatsiya anomaliyalari maydoni juda katta miqdorda - 500 mGal dan ortiq - 245 dan +265 mGal gacha o'zgarib, turli o'lchamdagi va intensivlikdagi global, mintaqaviy va ko'proq mahalliy tortishish anomaliyalari tizimini hosil qiladi, qobiq, qobiq-mantiya va haqiqiyni tavsiflaydi. Yerning lateral zichligi inhomogeneities mantiya darajalari. Anomal tortishish maydoni er qobig'i va mantiyaning yuqori qismida turli chuqurliklarda joylashgan tortishish massalarining umumiy ta'sirini aks ettiradi. Shunday qilib, cho'kindi havzalarning tuzilishi kristalli poydevor jinslari katta chuqurliklarda joylashgan hududlarda etarli zichlik farqlanishi mavjud bo'lganda anomal tortishish maydonida yaxshiroq namoyon bo'ladi. Poydevorlari sayoz bo'lgan joylarda cho'kindi jinslarning gravitatsiyaviy ta'sirini kuzatish ancha qiyin, chunki u yerto'la xususiyatlarining ta'sirida yashiringan. "Granit qatlami" ning katta qalinligi bo'lgan joylar salbiy tortishish anomaliyalari bilan ajralib turadi. Er yuzidagi granit massivlarining chiqishi minimal tortishish bilan tavsiflanadi. Anormal tortishish maydonida katta gradient zonalari va tortishishning maksimal chegaralari alohida bloklarning chegaralarini aniq belgilaydi. Platformalar va burmalar ichida kichikroq tuzilmalar, chuqurliklar, shishlar va chekka oluklar ajralib turadi. Mantiya (astenosfera) darajasining bir hil bo'lmaganligini tavsiflovchi eng global tortishish anomaliyalari shunchalik kattaki, ularning faqat chekka qismlari ko'rib chiqilayotgan Rossiya hududi chegaralariga cho'ziladi va uning chegaralaridan ancha uzoqda kuzatiladi, bu erda ularning intensivligi sezilarli darajada oshadi. . O'rta er dengizi maksimal tortishish zonasining yagona zonasi O'rta er dengizi havzasiga to'g'ri keladi va shimolda kichik Alp tog'larining tortishish minimumi bilan, sharqda esa bitta juda shiddatli va ulkan hududda Osiyo minimal tortishish kuchi bilan chegaralanadi, bu umuman mos keladi. O'rta va Oliy Osiyoning Transbaykaliyadan Himoloygacha va shunga mos ravishda Tyan-Shandan ichki Xitoydagi shimoli-sharqiy depressiyalar tizimigacha (Ordos, Sichuan va boshqalar) tog'li tuzilmalarini qamrab olgan Yerning Osiyo mega-inflyatsiyasiga. ). Ushbu global Osiyo minimal tortishish intensivligi pasayadi va Rossiyaning shimoli-sharqida (Oltoy, Transbaykaliya, Verxoyansk-Chukchi o'lkasining tog' tuzilmalari) va uning tarmog'i deyarli butun hududni qamrab oladi. So'nggi paytlarda faollashgan Sibir Prekembriy platformasi butunlay bir oz ko'tarilgan (500-1000 m gacha) Sibir platosi. Egey tog'ining o'ta shimoliy qismi qisman Rossiya hududiga to'g'ri keladi, u erda engil siqilishdan so'ng, Rossiya platformasini, Uralni, G'arbiy Sibirni qiya kesib o'tib, shimolda Shimoliy Muz okeaniga o'tib ketadigan yangi maksimal daraja boshlanadi. Ekstremal sharqda va shimoli-sharqda, shuningdek, qisman Rossiya hududiga kiradigan yana biri - Tinch okeanining gigant tortishish maksimali mavjud bo'lib, uning chekka qismi Shantar orollaridan tortib to gravitatsiyaviy gradientning zich chiziqli zonasi shaklida cho'zilgan. Bering bo'g'ozi Evrosiyo materigi va uning atrofidagi dengizlarning butun chetidan o'tadi. Ushbu anomaliyalarning turli belgilarining mantiqiy izohi bor, agar zona erishi astenolit yuzasiga ko'tarilganda, har bir darajadagi lateral ularni o'z ichiga olgan qatlamlarga nisbatan nisbatan zichroq bo'lgan qayta erigan jinslarni qoldiradi. Shuning uchun, tortishish maydonida bunday erigan jinslarning butun yig'indisi yagona umumiy maksimal tortishish hosil qiladi va hatto undagi erigan "qatlamlar" (tezlik va zichlik inversiyasi zonalari) mavjudligi ham uning umumiy xususiyatlarini o'zgartirmaydi. Arktikaning xaritaga kiruvchi chekka qismlarida kuzatiladi - Atlantika va Tinch okeanining global tortishish maksimallari. Markaziy Osiyo global minimumini yaratuvchi anomal massalar, ehtimol, undan ham katta chuqurlikda joylashgan boʻlib, natijada hosil boʻlgan erish zonasi faqat chuqur massalar hajmining oshishiga va shunga mos ravishda yagona gigantning shakllanishiga olib keldi. Yer yuzasida Osiyo mega-bloati va chuqurlikda erigan linzalarning mavjudligi, ehtimol, bazaltoid magmatizmga olib keldi, hajmi kichik va bu hududda tarqaldi, Tyan-Shandagi mezozoy portlash quvurlari, Oltoyda to'rtlamchi vulqonlar so'ndi. Sayan mintaqasi va nihoyat, Baykal-Patom tog'larining yanada kuchli bazaltoid magmatizmi, Baykal yorilishining o'zi chegaralaridan tashqariga cho'zilgan.
Agar biz m massali jismning Yerga tortishish kuchi bilan shug'ullanadigan bo'lsak (erning tortishish kuchi), keyin Yer yuzasida g= (GM o /R o 2) r o,bu erda M o - Yerning massasi (M o = 5,976,10 24 kg), r o - jismdan Yerning markaziga yo'naltirilgan birlik vektori (Yer yuzasidagi har qanday jism har doim Yer o'lchamiga nisbatan har qanday jismning kichik o'lchamlari tufayli moddiy nuqta sifatida qaralishi mumkin), bu ko'rib chiqiladi. R o = 6,371030 radiusli to'p shaklida. 10 6 m. M o va R o qiymatlarini oxirgi formulaga almashtirib, vektor modulini olamiz. g qiymati g"9,81 m/s 2. Bu miqdor odatda deyiladi erkin tushishning tezlashishi. Yer ideal shar bo‘lmagani uchun (qutblarda R o =6,356799,10 6 m, ekvatorda R o =6,378164,10 6 m), g ning qiymati ma’lum darajada kenglikka bog‘liq (u 9,780 dan 9,832 m gacha o‘zgarib turadi). /s 2). Biroq, Yerning ma'lum bir joyida tortishishning tezlashishi barcha jismlar uchun bir xil bo'ladi(Galiley qonuni).
Yer yuzasida joylashgan massasi m bo'lgan jismga kuch ta'sir qiladi P= m g, deb ataladi tortishish kuchi. Agar m massali jism Yer yuzasidan h balandlikda joylashgan bo'lsa, u holda P = m (GM o /(R o + h) 2, boshqacha qilib aytganda, tortishish kuchi Yer yuzasidan masofa bilan kamayadi.
Kontseptsiya tez-tez ishlatiladi - tana vazni -kuchJ, Bilan bunda tana Yerga nisbatan tortishish kuchi tufayli tanani erkin yiqilishdan ushlab turuvchi tayanch (yoki suspenziya) ustida ishlaydi.. Tananing og'irligi faqat tana tortishish kuchiga qo'shimcha ravishda paydo bo'ladi.P (tanaga tezlanish beradi g), boshqa kuch harakat qiladi (tanaga tezlanish beradi A) : J= m g-m a= m( g-a). Shubhasiz, tezlashganda g Va a kattaligi teng va qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan bo'lsa, u holda tananing og'irligi nolga teng(vaznsizlik holati). Bu holat, xususan, Yerning kosmik sun'iy yo'ldoshlarida yuzaga keladi.
4.4.Kosmik tezliklar
Birinchi kosmik tezlik v 1 jismning Yer atrofida aylana orbita bo'ylab harakatlanishi (sun'iy sun'iy sun'iy yo'ldoshga aylanishi) uchun jismga berilishi kerak bo'lgan minimal tezlikni ular chaqirishadi.. Radiusi r boʻlgan aylana orbita boʻylab harakatlanayotgan sunʼiy yoʻldoshga Yerning tortishish kuchi taʼsir etib, unga normal tezlanish v 1 2 /r beradi. Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, GmM/r 2 = mv 1 2 /r va shuning uchun agar sun'iy yo'ldosh Yer yuzasiga yaqin harakat qilsa (r = R - Yerning radiusi), bizda v 1 = 7,9 km / s.
Ikkinchi qochish tezligi v 2 ular jismga berilishi kerak bo'lgan minimal tezlikni Yerning tortishish kuchini yengib, Quyoshning sun'iy yo'ldoshiga aylanishi uchun chaqirishadi. Og'irlikni engish uchun tananing kinetik energiyasi tortishish kuchlariga qarshi bajarilgan ishga teng bo'lishi kerak: mv 2 2 /2 = (GmM/r 2)dr = GmM/R, undan v 2 = = 11,2 ga egamiz. km/s.
Uchinchi kosmik tezlik v 3 Quyosh sistemasidan chiqib ketishi uchun Yerdagi jismga berilishi kerak bo'lgan tezlikni ular chaqirishadi(v 3 = 16,7 km/s).
4.5.Inertial bo'lmagan sanoq sistemalari. Inertsiya kuchlari.
Nyuton qonunlari faqat inertial sanoq sistemalarida bajariladi. Tezlanish bilan inertial tizimlarga nisbatan harakatlanuvchi sanoq sistemalari deyiladinoinertial. Inertial bo'lmagan tizimlarda Nyuton qonunlari haqiqiy emas. Biroq, dinamika qonunlari, agar kuchlardan tashqari, inertial bo'lmagan tizimlar uchun ham qo'llanilishi mumkin F jismlarning bir-biriga ta'siridan kelib chiqqan holda, hisobga olish inertsiya kuchlari F ichida. Agar inersiya kuchlarini hisobga olsak, Nyutonning ikkinchi qonuni har qanday sanoq sistemasi uchun o‘rinli bo‘ladi: ko‘rib chiqilayotgan sanoq sistemasidagi jismning massasi va tezlanishining ko‘paytmasi unga ta’sir etuvchi barcha kuchlar yig‘indisiga teng. berilgan jism (shu jumladan inersiya kuchlari). Inertsiya kuchlari F bu holatda shunday bo'lishi kerakki, kuchlar bilan birga F ular tanaga tezlanishni berdilar a`, inertial bo'lmagan sanoq sistemalarida nima bor, ya'ni. m a`=F+F va keyin F= m a(Bu yerga a- tananing inertial ramkada tezlashishi), keyin m a`= m a+F ichida.
Inertial kuchlar mos yozuvlar tizimining o'lchangan tizimga nisbatan tezlashtirilgan harakati tufayli yuzaga keladi va shuning uchun umumiy holatda ushbu kuchlarning namoyon bo'lishining quyidagi holatlarini hisobga olish kerak:
1. Malumot sistemasining tezlashtirilgan translatsiya harakati paytidagi inersiya kuchlari F n =m a o, Bu yerga A O- mos yozuvlar tizimining translatsiya harakatining tezlashishi.
2. Aylanuvchi sanoq sistemasida tinch holatda turgan jismga ta’sir etuvchi inersiya kuchlari F c = -m w 2 R, bu erda w=const - radiusi R bo'lgan aylanuvchi disk ko'rinishidagi tizimning burchak tezligi.
3. Aylanuvchi sanoq sistemasida harakatlanuvchi jismga ta’sir etuvchi inersiya kuchlari F k = 2m[ v`w] kuch qayerda F k (koriolis kuchi) tana tezligi vektorlariga perpendikulyar v` va burchak tezligi w to'g'ri vida qoidasiga muvofiq mos yozuvlar tizimi.
Shunga ko'ra, biz inertial bo'lmagan sanoq sistemalari uchun dinamikaning asosiy qonunini olamiz
m a`=F+F n + F ts + F Kimga.
Bu muhim inertsiya kuchlari jismlarning o'zaro ta'siridan emas, balki mos yozuvlar tizimining tezlashtirilgan harakatidan kelib chiqadi. Shuning uchun bu kuchlar Nyutonning uchinchi qonuniga bo'ysunmang , chunki har qanday jismga inersiya kuchi ta'sir etsa, u holda bu jismga qarama-qarshi kuch qo'llanilmaydi. Mexanikaning ikkita asosiy printsipi, ya'ni tezlanish har doim kuch bilan, kuch esa har doim jismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir tufayli yuzaga keladi, tezlanish bilan harakatlanadigan tizimlarda bir vaqtning o'zida qondirilmaydi. Shunday qilib, inersiya kuchlari Nyuton kuchlari emas .
Inertial bo'lmagan sanoq sistemasida joylashgan har qanday jism uchun inersiya kuchlari tashqidir va shuning uchun bu erda yopiq tizimlar mavjud emas - bu noinertial sanoq sistemalarida impulsning, energiyaning va burchak momentining saqlanish qonunlari mavjud emasligini anglatadi. mamnun.
Gravitatsion kuchlar va inersiya kuchlari o'rtasidagi o'xshashlik tortishish kuchlari va inersiya kuchlarining ekvivalentligi printsipiga asoslanadi. (Eynshteynning ekvivalentlik printsipi): tortishish maydonidagi barcha fizik hodisalar, agar kosmosning tegishli nuqtalaridagi ikkala maydonning kuchlari mos keladigan bo'lsa, inersiya kuchlarining mos keladigan maydonidagi kabi sodir bo'ladi. Bu tamoyil umumiy nisbiylik nazariyasiga asoslanadi.
Yer atrofida uning massasi tufayli tortishish maydoni mavjud. Bu maydon tortishish deb ataladi. Tortishish kuchi kichik va katta jismlarga xosdir. Jismning massasi qanchalik katta bo'lsa, uning tortishish maydoni shunchalik kuchli. Yer yuzasida uning o'rtacha qiymati taxminan 9,8 m/s2 ni tashkil qiladi.Maydon kuchi balandlik bilan kamayadi. Nazariy jihatdan, Yerning tortishish maydoni cheksizgacha cho'ziladi. Yer yuzasiga yaqinroq tortishish kuchi biroz boshqacha xususiyatga ega bo'ladi. Bu erda nafaqat o'ziga tortadigan, balki Yer yuzasida joylashgan jismlarni qaytaradigan kuchlar paydo bo'ladi. Itirish kuchi Yerning o'z o'qi atrofida aylanishidan kelib chiqadi va markazdan qochma deb ataladi. Ikki kuch - tortishish va markazdan qochma kuchning natijasi tortishish deyiladi. Jismlarning tortishish kuchi jismlarning massasi bilan belgilanadi. Massa, aslida jismlarni Yerning markaziga tortadigan kuchdir. Og'irlik kuchi Yer yuzasida jismlar va jismlarni ushlab turadi, tortishish maydoni esa Yerning sun'iy yo'ldoshi Oyni uzoqda ushlab turadi.
Yer yuzasida tortishishning taqsimlanishi geografik kenglikka bog'liq: u kenglik bilan ortadi. Ekvator yo'nalishida tortishishning kamayishi ikki sabab bilan izohlanadi: bu yo'nalishda markazdan qochma kuchning kuchayishi va sayyora markazidan masofaning ortishi, shuningdek, uning ichki tuzilishining o'ziga xos xususiyatlari. Agar Yer yuzadan markazgacha bir xil tarkibda bo'lgan oddiy statsionar o'q bo'lsa, unda uning tortishish kuchi hamma joyda bir xil bo'lib, sayyora markaziga yo'naltirilgan bo'lar edi.
Deyarli markazdan qochma kuch bo'lmagan va Yer markazigacha bo'lgan masofa eng kichik bo'lgan qutblarda tortishish kuchi eng katta va 9,83 m/s2 ni tashkil qiladi.Ekvatorda markazdan qochma kuch va masofa eng katta hisoblanadi. , shuning uchun tortishish kuchi eng kichik - 9,78 m/s2.
Gravitatsion maydonning sayyora va uning geografik qobig'ining rivojlanishiga ta'siri juda katta. Og'irlik kuchi er yuzasining haqiqiy shakli - geoidni aniqlaydi va er qobig'ining harakatlariga olib keladi. Uning ta'siri ostida bo'shashgan jinslar, suv, muz va havo massalari harakatlanadi. Yerning tortishish maydoni litosfera, atmosfera va gidrosferada aylanish sabablaridan biridir.
Gravitatsiya maydonining o'zi, yuqorida aytib o'tilganidek, Yerning massasi bilan belgilanadi. Yerning umumiy massasi (F) 5,976 o'n yigirma etti g ekanligi hisoblab chiqilgan.Bu massani to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin emas, lekin uni tortishish formulasi yordamida hisoblash nisbatan sodda:
Qayerda k e- tortishish doimiysi 6,67 +10 +8 ga teng; m 1, m 2- tortilgan jismlar massasi, g d- jismlarning markazlari orasidagi masofa, sm.
Sferik Yerning hajmini taxminiy hisoblash ham oson, chunki uning aylana yoylarining radiusi ma'lum. Shu tarzda topilgan sayyoramizning hajmi 1,083 o'n ikki +7 sm 3 ni tashkil qiladi.
Yerning massasi va hajmini bilib, siz uning o'rtacha zichligini topishingiz mumkin. Bu 5,52 g / sm 3, ya'ni granitning ikki barobar zichligi."
Yer qobig'ining o'rtacha zichligi 2,7 g/sm3 ekanligi aniqlandi.Demak, Yerning o'rtacha zichligi 5,52 g/sm3 bo'lishi uchun Yerning ichki qismi tashqi qismidan zichroq bo'lishi kerak. Chuqurlik bilan zichlikning oshishi kimyoviy tarkibdagi farqlar va Yerning tashqi qismlari ichki qismlarga bosadigan ulkan kuch bilan izohlanishi mumkin. Ichki yadro taxminan 13 g / sm3 zichlikka ega deb hisoblanadi.
Yer magnitlanishi
Yer ulkan sharsimon magnitdir. Odamlar sayyorada magnitlanish mavjudligi haqida uzoq vaqtdan beri bilishgan va dunyoning turli mamlakatlari olimlari uning xususiyatlarini o'rganayotgan bo'lsa-da, uning magnit maydonining tabiati haqida ko'p narsa haligacha noaniqligicha qolmoqda. Ma'lumki, metallar orasida faqat temir va nikel doimiy magnit bo'lishi mumkin. Ushbu materiallar ferromagnit deb ataladi. Ammo ferromagnit moddalar, agar ular Kyuri nuqtasidan (temir uchun 770 ° C va nikel uchun 358 ° C) qizdirilsa, magnit bo'lishni to'xtatadi. Yerning ichki qismidagi harorat bu qiymatlardan ancha yuqori bo'lganligi sababli, asosan temir va nikeldan iborat bo'lgan er yadrosi buning uchun tegishli sharoitlar yo'qligi sababli ferromagnit bo'la olmaydi.
Yer magnit maydonining kelib chiqishini tushuntirish uchun ilgari surilgan ko'plab nazariyalardan hozirgi vaqtda eng mashhuri dinamo nazariyasidir. Unga ko'ra, Yer doimiy magnit emas, balki elektromagnitdir: suyuqlik yadrosida turbulent konvektsiya ta'sirida harakatlanadigan elektr toki o'z atrofida bir xil magnitlanish maydonini yoki doimiy maydonni hosil qiladi. Radioaktiv elementlar juda kam yoki umuman bo'lmagan yer yadrosida konvektsiyani keltirib chiqaradigan energiya manbai haqidagi savol noaniq bo'lib qolmoqda. Uchta variantga ruxsat beriladi: 1) ichki va tashqi yadrolar orasidagi chegarada, issiqlikning chiqishi bilan temirning bosqichma-bosqich kristallanishi sodir bo'ladi; 2) temirning mantiyadan cho'kishi tufayli tortishish energiyasi ajralib chiqadi; 3) issiqlik Yerning faraziy kengayishi natijasida yuzaga keladigan moddalarning fazaviy o'zgarishi paytida ajralib chiqadi.
Yerning magnit maydoni uning yuzasidan 80-90 ming km balandlikka etadi. 44 ming km balandlikka qadar magnit maydon doimiy bo'lib, uning qiymati er yuzasidan masofa bilan asta-sekin kamayadi. 44 dan 90 ming km gacha balandlikda magnit maydon o'zgaruvchan bo'lib, u elektronlar yoki protonlarni ushlab turadigan belgiga qarab o'zgaradi. Yerning magnit maydoni tomonidan tutilgan zaryadlangan qismlar mavjud bo'lgan Yerga yaqin fazoning sferasi magnitosfera deb ataladi.
Yer magnitosferasining tuzilishi, ya'ni fizik xossalari Yer magnit maydoni va uning quyosh shamolining zaryadlangan zarrachalari oqimi bilan o'zaro ta'siri bilan belgilanadigan atrofdagi fazo o'tmishda juda oddiy ko'rinardi. Magnitosfera nosimmetrik dipolni hosil qiladi, deb ishonilgan. Ammo hatto kosmosda to'g'ridan-to'g'ri amalga oshirilgan magnit maydonlarning birinchi to'g'ridan-to'g'ri o'lchovlari ham bu farazni tasdiqlamadi. Ma'lum bo'lishicha, Yerning magnitosferasi nihoyatda assimetrikdir: Quyosh tomonida magnit maydon juda siqilgan, qarama-qarshi tomonda esa, aksincha, u juda cho'zilgan va 1 million km gacha uzunlikni hosil qiladi. magnitosfera dumi (5-rasm). Bu quyosh shamolining magnitosfera atrofida aylanishining natijasidir. Bundan tashqari, bu erda quyosh shamolining bosimiga qarab, Quyosh tomonidagi magnitosferaning chegarasi - magnetopauza - Yerga yaqinlashadi (bosim ortishi bilan), yoki uzoqlashadi (zaiflashganda). Quyosh shamoli plazmasi Yer magnitosferasi atrofida tovushdan yuqori tezlikda aylanadi, natijada magnitosfera oldida zarba toʻlqini hosil boʻladi, u magnitopauzadan oʻtish mintaqasi bilan ajratiladi.
Guruch. 5.
Geomagnit maydon chiziqlari quyosh shamoli ta'sirida orqaga siljiydi va magnitosferaning dumini yoki "plumini" hosil qiladi. U magnit neytral qatlam bilan ikki sektorga bo'linadi - shimoliy va janubiy. Yerning qutb hududlari bilan bog'langan sektorlarning magnit maydon chiziqlari. Magnit neytral qatlamda taxminan million daraja haroratga ega bo'lgan zich va issiq plazma to'plangan bo'lib, u o'z bosimi bilan "iz" sektorlarida qarama-qarshi yo'nalishdagi maydon chiziqlarini yo'q qilishni oldini oladi.
Magnitosfera ichida radiatsiya kamarlari mavjud. Ular quyosh shamolidan Yer magnit maydoni tomonidan tutilgan zaryadlangan zarralar, protonlar va elektronlardan iborat. Radiatsiya kamarlari atmosferada ionosfera qatlamini hosil qiladi va tutilgan nurlanish maydoni hisoblanadi; ular kosmosdagi zaryadlangan zarralar uchun magnit tuzoq bo'ladi.
Kompas bilan ishlashda magnit maydon aniq namoyon bo'ladi: er yuzasining istalgan nuqtasida magnit igna ma'lum bir yo'nalishda o'rnatiladi. Magnit va geografik meridianlar tomonidan hosil qilingan burchak magnit og'ish deb ataladi. U kompas ignasining shimoliy uchi bilan hisoblanadi va g'arbiy yoki sharqiy bo'lishi mumkin (6-rasm).
Guruch. 6.
Bir xil og'ishli nuqtalarni bog'laydigan chiziqlar izogonlar deyiladi. Nol izogoni - bu kompas ignasi bir vaqtning o'zida magnit va geografik qutblarga ishora qiladigan nuqtalarni bog'laydigan chiziq. U yer sharini ikki qismga ajratadi. Endi nol burilish chizig'i Shimoliy va Janubiy Amerikaning o'rta qismlaridan o'tadi va Evroosiyoda u Skandinaviyadan Markaziy Evropa orqali Misrga, so'ngra Somaliga va Himoloy tog'lari orqali Laptev dengiziga aylanadi. yana janubga (7-rasmga qarang). Yer magnitlanishini xarakterlash uchun magnit moyilligi, ya'ni magnit igna va gorizontal tekislik hosil qilgan burchak ham aniqlanadi. Erkin osilgan magnit igna faqat magnit ekvator chizig'ida gorizontal holatni saqlab turadi, bu geografik bilan mos kelmaydi. Magnit ekvatorning shimol va janubida igna yer yuzasiga egiladi va kenglik qanchalik baland bo'lsa, shuncha ko'p bo'ladi. Bir xil moyillikdagi nuqtalarni tutashtiruvchi chiziqlar izoklinlar deyiladi. Magnit qutblar geografik qutblar bilan mos kelmagani uchun izoklinlar ham parallellar bilan mos kelmaydi.
Guruch. 7.
Magnit qutblar yildan-yilga o'z o'rnini o'zgartiradi. Endi shimoliy magnit qutb Kanada orollari orasida joylashgan va 77 ° N koordinatalariga ega. w. va bir yuz soniya zap. janubiy magnit qutbi esa Antarktidada taxminan 65° S.da joylashgan. w. va 139° E. d) 300 million yil avval magnit qutblar hozirgi ekvator mintaqasida bo'lganligi isbotlangan deb hisoblanadi.
Yer yuzasidagi magnit maydon ham yer magnitlanishining kuchlanish kattaligi bilan tavsiflanadi. U magnit ignaning vaqt birligidagi tebranishlari soni yoki uning tebranish davri bilan aniqlanadi, xuddi tortishish kuchi mayatnikning tebranish davri bilan belgilanadi. Qutblardagi magnit taranglik ekvatordagidan kattaroqdir. Eng katta magnit maydon kuchlanish joylari kuchlanish qutblari deb ataladi.
O'lchov natijalari shuni ko'rsatadiki, magnit anomaliyalar ko'pincha sayyora yuzasida kuzatiladi. Ular er usti magnitlanishi elementlari qiymatlarining ma'lum bir joy uchun o'rtacha qiymatlaridan og'ishida namoyon bo'ladi. Mintaqaviy va mahalliy magnit anomaliyalari mavjud. Mintaqaviylar katta maydonlarni qamrab oladi va chuqur jarayonlar tufayli yuzaga keladi. Mintaqaviy anomaliyaga misol sifatida Sharqiy Sibir anomaliyasini keltirish mumkin, bu erda sharqiy emas, g'arbiy burilish mavjud. Mahalliy magnit anomaliyalari, masalan, Kursk va Xarkovda bo'lgani kabi, er qobig'ining mahalliy strukturaviy xususiyatlari (masalan, temir rudasi konlari bilan) bilan bog'liq.
Magnit maydon davriy va davriy bo'lmagan tebranishlarni boshdan kechiradi. Eng kuchli davriy magnit tebranishlar magnit bo'ronlari deb ataladi. Ular quyosh shamoli ta'sirida atmosferada elektr tokining o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.
Magnitizm katta amaliy ahamiyatga ega. Magnit igna yordamida ufqning yon tomonlari yo'nalishlari aniqlanadi. Minerallarni qidirishning magnitometrik usullari magnit elementlar va geologik tuzilmalar o'rtasidagi aloqalarni o'rnatishga asoslangan. Yerning paleomagnetizmini o'rganish yer qobig'ining rivojlanish tarixini qayta qurish imkonini beradi. Magnitosfera Yerning geografik qobig'ini quyosh shamolining bevosita ta'siridan, yuqori energiyali elektronlar va protonlarning atmosferaning quyi qatlamlariga kirib borishidan himoya qiladi va shuning uchun fazoning tirik tabiatga ta'sirini o'zgartiradi.
Gravitatsion o'zaro ta'sir bizning dunyomizdagi to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlardan biridir. Klassik mexanika doirasida gravitatsion o'zaro ta'sir tasvirlangan universal tortishish qonuni Nyuton ikkita moddiy nuqta orasidagi tortishish kuchi ekanligini ta'kidlagan m 1 va m 2 masofa bilan ajratilgan R, har ikkala massaga proportsional va masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir - ya'ni
.Bu yerga G- tortishish doimiysi, taxminan teng 
m³/(kg s²). Minus belgisi jismga ta'sir etuvchi kuch har doim jismga yo'naltirilgan radius vektoriga teng ekanligini bildiradi, ya'ni tortishish o'zaro ta'siri har doim har qanday jismlarni jalb qilishga olib keladi.
Umumjahon tortishish qonuni teskari kvadrat qonunining qo'llanilishidan biri bo'lib, u nurlanishni o'rganishda ham paydo bo'ladi (masalan, Yorug'lik bosimiga qarang) va maydonning kvadratik o'sishining bevosita natijasidir. radiusi ortib borayotgan shar, bu har qanday birlik maydonining butun sfera maydoniga qo'shgan hissasining kvadratik pasayishiga olib keladi.
Osmon mexanikasining eng oddiy muammosi bo'sh fazoda ikki jismning tortishish o'zaro ta'siridir. Bu muammo analitik tarzda oxirigacha hal qilinadi; uning yechimi natijasi ko'pincha Keplerning uchta qonuni shaklida shakllantiriladi.
O'zaro ta'sir qiluvchi jismlar soni ortib borayotganligi sababli, vazifa keskin ravishda murakkablashadi. Shunday qilib, allaqachon mashhur bo'lgan uch jism masalasini (ya'ni nolga teng bo'lmagan massali uchta jismning harakati) umumiy shaklda analitik tarzda hal qilib bo'lmaydi. Raqamli yechim bilan dastlabki shartlarga nisbatan yechimlarning beqarorligi juda tez sodir bo'ladi. Quyosh tizimiga tatbiq etilganda, bu beqarorlik sayyoralarning harakatini yuz million yildan ortiqroq miqyosda bashorat qilishni imkonsiz qiladi.
Ba'zi maxsus holatlarda, taxminiy yechim topish mumkin. Eng muhim holat, bir jismning massasi boshqa jismlarning massasidan sezilarli darajada katta bo'lganida (masalan: Quyosh tizimi va Saturn halqalarining dinamikasi). Bunday holda, birinchi taxmin sifatida, yorug'lik jismlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi va massiv jism atrofida Kepler traektoriyalari bo'ylab harakatlanadi deb taxmin qilishimiz mumkin. Ular o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar buzilish nazariyasi doirasida hisobga olinishi va vaqt bo'yicha o'rtacha hisoblanishi mumkin. Bunday holda, rezonanslar, attraktorlar, tartibsizliklar va boshqalar kabi noan'anaviy hodisalar paydo bo'lishi mumkin.Bunday hodisalarning yaqqol misoli Saturn halqalarining notrivial tuzilishidir.
Taxminan bir xil massadagi juda ko'p tortishuvchi jismlar tizimining xatti-harakatlarini tasvirlashga urinishlarga qaramay, dinamik xaos fenomeni tufayli buni amalga oshirish mumkin emas.
Kuchli tortishish maydonlari
Kuchli tortishish maydonlarida, relativistik tezlikda harakat qilganda, umumiy nisbiylik effektlari paydo bo'la boshlaydi:
- tortishish qonunining Nyuton qonunidan chetga chiqishi;
- tortishish buzilishlarining tarqalishning chekli tezligi bilan bog'liq bo'lgan potentsiallarning kechikishi; tortishish to'lqinlarining paydo bo'lishi;
- chiziqli bo'lmagan effektlar: tortishish to'lqinlari bir-biri bilan ta'sir o'tkazishga intiladi, shuning uchun kuchli maydonlarda to'lqinlarning superpozitsiyasi printsipi endi to'g'ri kelmaydi;
- fazo-vaqt geometriyasini o'zgartirish;
- qora tuynuklarning paydo bo'lishi;
Gravitatsion nurlanish
Umumiy nisbiylik nazariyasining muhim bashoratlaridan biri gravitatsiyaviy nurlanish bo'lib, uning mavjudligi hali to'g'ridan-to'g'ri kuzatishlar bilan tasdiqlanmagan. Biroq, uning mavjudligi foydasiga bilvosita kuzatuv dalillari mavjud, xususan: PSR B1913+16 - Xulse-Teylor pulsori bilan binar tizimdagi energiya yo'qotishlari bu energiyani olib ketadigan modelga yaxshi mos keladi. gravitatsion nurlanish.
Gravitatsion nurlanish faqat o'zgaruvchan to'rt kutupli yoki undan yuqori ko'p qutbli momentlarga ega tizimlar tomonidan yaratilishi mumkin, bu fakt ko'pchilik tabiiy manbalarning tortishish nurlanishining yo'nalishli ekanligini ko'rsatadi, bu esa uni aniqlashni sezilarli darajada qiyinlashtiradi. Gravitatsiya kuchi l-maydon manbai proportsionaldir (v / c) 2l + 2 , agar ko'p kutupli elektr turi bo'lsa va (v / c) 2l + 4 - agar ko'p qutb magnit turdagi bo'lsa, bu erda v nurlanish tizimidagi manbalar harakatining xarakterli tezligi va c- yorug'lik tezligi. Shunday qilib, dominant moment elektr turining to'rt kutupli momenti bo'ladi va mos keladigan nurlanish kuchi quyidagilarga teng:
Qayerda Q ij- nurlanish sistemasining massa taqsimotining kvadrupol momenti tenzori. Doimiy 
(1/Vt) radiatsiya quvvatining kattalik tartibini taxmin qilish imkonini beradi.
1969 yildan (Veber tajribalari) hozirgi kungacha (2007 yil fevral) gravitatsiyaviy nurlanishni bevosita aniqlashga urinishlar amalga oshirildi. AQSh, Evropa va Yaponiyada hozirda bir nechta yerga asoslangan detektorlar (GEO 600), shuningdek, Tatariston Respublikasining kosmik tortishish detektori loyihasi mavjud.
Gravitatsiyaning nozik ta'siri
Gravitatsion tortishish va vaqtning kengayishining klassik ta'siridan tashqari, umumiy nisbiylik nazariyasi tortishishning boshqa ko'rinishlarining mavjudligini bashorat qiladi, ular yer sharoitida juda zaif va shuning uchun ularni aniqlash va eksperimental tekshirish juda qiyin. Yaqin vaqtgacha bu qiyinchiliklarni yengish eksperimentatorlarning imkoniyatlaridan tashqarida tuyulardi.
Ular orasida, xususan, biz inertial sanoq sistemalarining kirib kelishini (yoki Lens-Tirring effekti) va gravitomagnit maydonni nomlashimiz mumkin. 2005 yilda NASAning uchuvchisiz Gravity Probe B qurilmasi Yer yaqinida bu effektlarni o'lchash uchun misli ko'rilmagan aniq tajriba o'tkazdi, ammo uning to'liq natijalari hali e'lon qilinmagan.
Gravitatsiyaning kvant nazariyasi
Yarim asrdan ko'proq vaqtdan beri davom etgan urinishlarga qaramay, tortishish yagona fundamental o'zaro ta'sir bo'lib, u uchun izchil qayta normallashtiriladigan kvant nazariyasi hali tuzilmagan. Biroq, past energiyalarda, kvant maydon nazariyasi ruhida, tortishish o'zaro ta'siri gravitonlar - spin 2 bilan o'lchovli bozonlar almashinuvi sifatida ifodalanishi mumkin.
Gravitatsiyaning standart nazariyalari
Gravitatsiyaning kvant ta'siri hatto eng ekstremal eksperimental va kuzatish sharoitida ham juda kichik bo'lganligi sababli, ular haqida ishonchli kuzatishlar haligacha mavjud emas. Nazariy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, aksariyat hollarda gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirning klassik tavsifi bilan cheklanishi mumkin.
Gravitatsiyaning zamonaviy kanonik klassik nazariyasi - umumiy nisbiylik nazariyasi va bir-biri bilan raqobatlashadigan ko'plab gipotezalar va turli darajadagi rivojlanish nazariyalari mavjud (qarang: Gravitatsiyaning alternativ nazariyalari). Ushbu nazariyalarning barchasi hozirda eksperimental sinovlar o'tkazilayotgan taxminiylik doirasida juda o'xshash bashoratlarni amalga oshiradi. Quyida tortishishning bir nechta asosiy, eng yaxshi ishlab chiqilgan yoki ma'lum bo'lgan nazariyalari keltirilgan.
- Gravitatsiya geometrik maydon emas, balki tenzor tomonidan tasvirlangan haqiqiy jismoniy kuch maydonidir.
- Gravitatsion hodisalarni tekis Minkovskiy fazosi doirasida ko'rib chiqish kerak, bunda energiya-momentum va burchak momentumining saqlanish qonunlari bir ma'noda qondiriladi. U holda jismlarning Minkovskiy fazosidagi harakati bu jismlarning samarali Riman fazosidagi harakati bilan tengdir.
- Metrikani aniqlash uchun tenzor tenglamalarida graviton massasini hisobga olish kerak va Minkovskiy fazoviy metrikasi bilan bog'liq o'lchov shartlaridan foydalanish kerak. Bu gravitatsiyaviy maydonni hatto mahalliy darajada ham yo'q qilishga imkon bermaydi.
Umumiy nisbiylikda bo'lgani kabi, RTGda materiya tortishish maydonining o'zi bundan mustasno, materiyaning barcha shakllariga (shu jumladan elektromagnit maydonga) tegishli. RTG nazariyasining oqibatlari quyidagilardan iborat: umumiy nisbiylik nazariyasida bashorat qilingan jismoniy ob'ektlar sifatida qora tuynuklar mavjud emas; Koinot tekis, bir jinsli, izotrop, statsionar va Evkliddir.
Boshqa tomondan, RTG muxoliflari tomonidan quyidagi fikrlarga to'g'ri keladigan ishonchli dalillar mavjud:
Shunga o'xshash narsa RTGda sodir bo'ladi, bu erda Evklid bo'lmagan fazo va Minkovskiy fazosi o'rtasidagi bog'liqlikni hisobga olish uchun ikkinchi tenzor tenglama kiritiladi. Jordan-Brans-Dikk nazariyasida o'lchovsiz moslash parametri mavjudligi sababli, uni nazariya natijalari tortishish tajribalari natijalari bilan mos keladigan tarzda tanlash mumkin bo'ladi.
| Gravitatsiya nazariyalari | ||||||||
|
Manbalar va eslatmalar
Adabiyot
- Vizgin V. P. Gravitatsiyaning relativistik nazariyasi (kelib chiqishi va shakllanishi, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
- Vizgin V. P. 20-asrning 1-uchdan bir qismidagi yagona nazariyalar. M.: Nauka, 1985. - 304c.
