Научная Сеть >> Физические основы строения и эволюции звезд

Наука >> Астрономия >> Астрофизика >> физические процессы | Книги

См. также

Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова: ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Астрономия: учебно–методическое пособие для преподавателей астрономии, студентов педагогических вузов и учителей средних учебных заведений.

150 лет ГАИШ: 150 лет Московской университетской обсерватории - Государственному Астрономическому институту имени П.К.Штернберга

Законы физики в космосе

Солнечно-земная физика

"...И гений - парадоксов друг": 290 лет со дня рождения Михаила Васильевича Ломоносова

Программа молодежной конференции "Современные вопросы геологии", 2-е Яншинские чтения, Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН, 26-29 марта 2002 года

Биогенез: мотивы и феномены возникновения жизни

Проблемы нефрологии детского возраста на рубеже столетий: наследственные нефропатии, дизэмбриогенез почек, гломерулонефрит, эконефропатии

Концепция естественной теологии в биологических работах Джона Рея : (1)

XXXVI Тектоническое совещание

А.С. Спирин. Принципы структуры рибосом

Биологическая эволюция и морфогенез: Накопление биологического потенциала на докембрийском этапе эволюции.

Концепция естественной теологии в биологических работах Джона Рея : (2)

Б.А. Бахметев дипломат, политик, мыслитель

Мировая линия Гамова

Радиоактивные газовые зонды в дифузионно-структурном анализе твердых тел и твердофазных процессов: (1)

<< 1. Элементы ньютоновской теории ... | Оглавление | 1.2 Векторное поле ускорений ... >>

1.1 Энергия взаимодействия, силы, ускорения, постоянная тяготения, отличие гравитационного взаимодействия от других типов
взаимодействия

Энергия гравитационного взаимодействия между двумя точечными массами, удаленными на расстояние $r_{12}$ ,

$\displaystyle U_{12}=-{ Gm_1m_2 \over r_{12}} \; .$

Именно такую по величине энергию нужно затратить, удаляя на бесконечность одну массу от другой, если начальное расстояние между массами равно $r_{12}$ . Гравитационная сила, действующая со стороны второй частицы на первую,

$\displaystyle \vec F_{12}={\vec r_{12} \over r_{12}}\,{ Gm_1m_2 \over r_{12}^2} \; .$

По второму закону Ньютона ускорение первого тела

$\displaystyle \vec a_{1}={\vec F_{12} \over m_{1}}={\vec r_{12} \over r_{12}}\, { Gm_2 \over r_{12}^2} \; .$

Отметим, что величина ускорения не зависит от массы $m_{1}$ , т.е. гравитационное поле совершенно одинаково действует на различные тела. В этом коренное отличие гравитационного взаимодействия от других типов универсальных взаимодействий. В ньютоновской теории сила тяготения зависит от расположения тел в данный момент, конечная скорость (равная ) передачи гравитационного взаимодействия не учитывается.

Везде в этих формулах фигурирует коэффициент -- константа гравитационного взаимодействия, $G=6,7\cdot 10^{-8}\;$ см г $\cdot$ с $^2 \;\;(=1/(15\cdot 10^6))$ . С очень большой точностью известно, что сила взаимодействия между двумя точечными массами пропорциональна $r^{-2}$ -- это подтверждается наблюдениями движения планет солнечной системы. Величину можно определить только лабораторным путем (опыт Кавендиша). Точность определения гораздо меньше, чем большинства других физических констант, это обусловлено малостью гравитационного взаимодействия. Согласно измерениям М.У.Сагитова (ГАИШ) 1978 г. $G=(6.6745\pm 0.0008 )\cdot 10^{-8}\;$ см/г $\cdot$ c.

Cравним электростатическое и гравитационное взаимодействия двух частиц -- электрона и протона :

$\displaystyle U_{\mbox{гр}}=-{ Gm_pm_e \over r} ,\quad U_{\mbox{эл}}=-{ e^2 \over r},$

$\displaystyle {U_{\mbox{гр}} \over U_{\mbox{эл}}}={Gm_pm_e \over e^2 }\;\simeq 10^{-39}!$

Итак, в атомных масштабах роль гравитации ничтожна. Однако несмотря на малую величину сил тяготения, в больших астрономических масштабах (планеты, звезды, галактики, скопления галактик) движение материи определяется главным образом гравитационным взаимодействием. Для электромагнитного взаимодействия характерно наличие зарядов разных знаков (плюс и минус). Электрическое поле, которое создается некоторым распределением зарядов, действует на заряды так, чтобы нейтрализовать начальный заряд, и из-за электронейтральности роль электростатических сил в больших масштабах мала. Гравитационное поле одинаковым образом притягивает все различные типы частиц -- частицы и даже античастицы (нет антигравитации!), и сила этого притяжения пропорциональна массе тел, поэтому при переходе к большим масштабам гравитационное взаимодействие является определяющим. Опыт показывает, что частицы с отрицательной массой не существуют. В современной квантовой теории поля предположение о существовании таких частиц создало бы существенные трудности.

<< 1. Элементы ньютоновской теории ... | Оглавление | 1.2 Векторное поле ускорений ... >>

ГАИШ

Посмотреть комментарии[2]

1.1 Энергия взаимодействия, силы, ускорения, постоянная тяготения, отличие гравитационного взаимодействия от других типов взаимодействия

1.1 Энергия взаимодействия, силы, ускорения, постоянная тяготения, отличие гравитационного взаимодействия от других типов
взаимодействия