Новейшие проблемы гравитации - Иваненко Д.
Скачать (прямая ссылка):
3. Движение перигелия Меркурия. Предсказываемое общей теорией относительности движение перигелия планетной орбиты Меркурия, по общему мнению, полностью объясняет незначительную аномалию, обнаруженную еще в XIX в. Леверрье, Ньюкомбом и другими. Теория
3 Заказ № 738 34
Вступительная статья
предсказывает смещение на 43",03 в столетие, тогда как наблюдения дают 43",П±0",45. Для Венеры имеем соответственно 8",6 (теория) и 8",4±4",8 (наблюдения). Никакими другими причинами не удается объяснить аномалии движения перигелия Меркурия и других планет.
Перечислим другие гравитационные эффекты [143], (см. также [1516]) поиски которых могут быть предприняты в настоящее время.
Согласно общей теории относительности, поле вращающейся сферы отличается от поля покоящейся массы. Уравнение для вектора собственного момента количества движения некоторой пробной частицы в поле Земли с точки зрения сопутствующего наблюдателя гласит:
(26)
_ [Fv] ЗкМ [rv] кі [3 (гог0)] 97
"~~2mc2_t~ 2с2г3 "г* c2r3 ' ^ '
где I=2MR2/5 — момент инерции Земли, R — ее радиус, (о — вектор угловой скорости, F — сила негравитационного типа. Первый член в выражении для Q представляет собой томасовскую прецессию, два других — гравитационные эффекты в низшем порядке, причем третий член был указан Лензе и Тиррингом. Частота спинового момента постоянна в сопутствующей системе, но внешний наблюдатель будет обнаруживать сдвиги допплеровского или гравитационного типов, как и для случая часов. Отсюда найдем угловую скорость прецессии на некоторой широте X [144]:
Q~2*(g)(l+cosU) =
= 3,5. IO"9 (1 + cos2 X) радиан/день (2 8)
(g=KM/R2). Предложено использовать для измерения столь малой прецессии гироскоп, образованный сверхпроводящей сферой в статическом магнитном поле. В дальнейшем можно было бы проследить за изменением ориентации гироскопа по отношению к «неподвижным» звездам в течение ряда лет. Повидимому, выгоднее поставить подобные эксперименты на спутнике. Ёступительная статья
1§
Коккони и Сальпетер (статья 20 настоящего сборника) (см. также [145]) предлагают использовать эффект Мёссбауэра для обнаружения возможной анизотропии инерции, измеряя ускорения в плоскости Галактики и перпендикулярно к этой плоскости и учитывая, что, согласно идеям принципа Маха, инерция тела обусловлена влиянием всех масс во Вселенной. Если массы тел вносят вклад в инерцию — 1/г, то масса Галактики может привести к изменению инертной массы примерно на
т г т
(г — среднее расстояние от центра Галактики до Земли, R — радиус известной части Вселенной, содержащей материю с массой M). Анизотропия же инерции, вызванная анизотропией распределения масс в Галактике, будет составлять какую-то долю этой величины. Указывается верхняя граница анизотропии Ат/т~ IO"20. Можно ожидать, что годовые вариации — 1 % в радиусе орбиты Земли должны привести к вариациям к — IO"10 в духе принципа Маха.
Обратим теперь внимание на проверку идей Дирака, Йордана и Дике [24] об изменении постоянной тяготения со временем к—1 It. Дирак [146] разделил безразмерные константы физики на два класса: малые и большие. К малым относится, например, постоянная тонкой структуры, а к большим — отношение кулоновской и ньютоновской потенциальной энергии ~ IO40. Эта гипотеза приводит к ряду эмпирических следствий. Предполагается, что «большие» константы являются функциями времени, так что, например, сила тяготения раньше была гораздо больше. Фермиевская постоянная слабой связи, в частности ?-распада и четырехфермионной связи, константы нелинейного самодействия фундаментального спинср-ного поля и т. д. также будут меняться со временем. Аналогично должна меняться и зоммерфельдсвская псстоянная тонкой структуры а= 1/137, причем а Г2 или, по другим соображениям, a^ln (1//) [143].
Йордан [17] насчитывает 12 пунктов, связанных с возможной проверкой уменьшения гравитационной постоянной со временем. К ним относится, например, трактовка трещин на поверхности Земли и Луны, вызванных
2* 36
Вступительная статья
увеличением поверхности вследствие уменьшения и. Предсказываемая высокая температура в каменноугольный геологический период, возможно, также объясняет ряд особенностей этой эпохи. Как будто наблюдаемое увеличение радиуса Земли 0,5 мм/год), по-видимому, согласуется с вековым увеличением продолжительности суток, как было указано М. У. Сагитовым [143а]; вместе с ним мы предлагаем продолжить карту трещин на поверхности Земли [143а], проведя ее через среднеазиатские и сибирские районы на базе как геологических и сейсмических данных, так и гравитационных аномалий.
Использование спутников может помочь установить изменение гравитационной константы со временем путем сравнения атомного стандарта частоты с астрономической частотой (Маркович). Оптические наблюдения спутников на больших высотах со своей стороны, по-видимому, смогут обнаружить годовые изменения к порядка IO"8 и уменьшение к порядка IO"10 в год [143].
Для определения возможных изменений зоммерфельдов-ской постоянной а Бономи начал использовать атомные часы с переходами в цезии и аммонии [143].
