Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Гравитационный захват
Гравитационный захват - изменение характера движения тела от инфинитного к финитному по отношению к воздействующему гравитирующему объекту

Анимация

Описание

Гравитационный захват частицы - изменение характера ее движения: от инфинитного (неограниченного) к финитному по отношению к воздействующему гравитирующему объекту (одному или нескольким).

На рис. 1 изображена структурная схема гравитационного захвата.

 

Структурная схема  гравитационного захвата

 

 

Рис. 1

 

В классической механике Ньютона для задачи о взаимодействии двух тел феномен чистого гравитационного захвата отсутствует- тела движутся вокруг общего центра масс. Исключение: падение частицы прямо на гравитирующее тело в случае, когда r min < Rо, где r min -  наименьшее расстояние от возможной траектории движения до центра поля,  - радиус гравитирующего тела (рис.2).

 

Падение частицы на гравитирующее тело

 

 

Рис. 2

 

Согласно общей теории относительности, для сверхплотных тяготеющих объектов возможен чистый гравитационный захват. Пояснить этот факт можно, рассмотрев зависимость «эффективной» потенциальной энергии от расстояния для заданного момента количества движения частицы в нерелятивистской (рис. 3) и релятивистской (рис. 4) постановке:

 

Зависимость «эффективной» потенциальной энергии от расстояния в нерелятивистской теории

 

 

Рис. 3

 

Зависимость эффективной потенциальной энергии о  расстояния в релятивистской теории

 

 

Рис. 4

 

;

 

,

 

где Uef - «эффективная» потенциальная энергия в классической теории;

 - потенциальная энергия частицы в Ньютоновом поле тяготения;

М - момент количества движения частицы;

m - масса частицы;

r - расстояние от частицы до центра поля тяготения;

Uefrel - «эффективная» потенциальная энергия в релятивистской теории;

rg - гравитационный радиус гравитирующего объекта;

с - скорость света.

 

Согласно классической механике: если энергия частицы E1< 0, то движение всегда финитное (рис. 3 и рис. 5); если энергия частицы E2 > 0 - движение всегда инфинитное (рис. 3 и рис. 6).

 

Траектория финитного движения частицы в классической механике

 

 

Рис. 5

 

Траектория инфинитного движения частицы в классической механике

 

 

Рис. 6

 

В механике общей теории относительности:

при Е1< 0 движение финитное (рис. 4, рис. 8);

при 0 < E2 < Uegmax - движение инфинитное (рис. 4 и рис. 8);

при Е3 > Uefmax - гравитационный захват (рис. 4 и рис. 9).

 

Траектория финитного движения частицы в теории относительности

 

 

Рис. 7

 

Траектория инфинитного движения частицы в теории относительности

 

 

Рис. 8

 

Траектория движения частицы при релятивистском гравитационном захвате

 

 

Рис. 9

 

В решении задачи о взаимодействии по классической теории гравитационный захват также возможен. Например, разделение инфинитно движущейся частицы на несколько частей может привести к финитному движению некоторых из них. Другой пример. Попадание частицы в одну из либрационных точек (L3, L4) двух достаточно сильно гравитирующих объектов, вращающихся вокруг общего центра тяжести, может привести ее к гравитационному захвату (рис. 10).

 

Конфигурация частиц, приводящая к гравитационному захвату в задаче трех тел

 

 

Рис. 10

 

Зависимость результата от воздействия имеет следующий вид:

- в классической механике

 

,

 

- в механике общей теории относительности для легкой частицы

 

.

 

Здесь G - гравитационная постоянная;

т - масса частицы;

М - масса гравитирующего объекта;

r - расстояние от центра поля тяготения до частицы;

Е - энергия частицы;

с - скорость cвета;

 - фактор скорости (V скорость частицы);

F - сила, действующая на частицу. 

 

Уравнение движения частицы:

 

,

 

где Р - импульс частицы.

 

Ограничения на проявление ФЭ: для релятивистской задачи двух тел

 

y < ycrit,

 

где y - угол между направлением на компактный гравитирующий объект и вектором скорости частицы;

ycrit - критический угол.

 

Для скорости, равной второй космической:

 

,

 

для ультрарелятивистской частицы:

 

.

 

Условие либрации (в точках L3 и L4): | S L3 | = | S L4 | = | SZ | = | LZ | = | L|.

Пространство проявления результата воздействия - области пространства, занимаемые тяготеющей материей.

Временные характеристики

Время инициации (log to от 6 до 8);

Время существования (log tc от 13 до 15);

Время деградации (log td от 6 до 8);

Время оптимального проявления (log tk от 9 до 12).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация эффекта

Поскольку эффект развивается на космических масштабах расстояний и времени, лабораторная реализация невозможна. Реализация может наступить в процессе плохо рассчитанного полета космического аппарата, чего не дай бог, поскольку захват необратим.

Применение эффекта

Примером предельного использования эффекта гравитационного захвата - эстафетный полет космических межпланетных станций «Вояджер» к планетам-гигантам Солнечной системы в программах США «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Гравитационный захват использован к проекте размещения энергетических установок в либрационных точках системы Солнце-Земля.

Литература

 1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. Теоретическая физика.- М.: Наука, 1988.- Т.1.- 216 с.

 2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. Теоретическая физика.- М.: Наука, 1988.- Т. 2.- 512 с.

 3. Новиков И.Д., Фролов В.П. Физика черных дыр.- М.: Наука, 1986.- 328 с.

 4. Окунь Л.Б. Понятие массы: Масса, энергия, относительность // Успехи физических наук.- 1989.- Т.158 (вып.3).- С.511-530.

 5. К Юпитеру и Сатурну // Наука и человечество.- М.: Знание, 1979.- С.316-318.

 6. Первые люди на Луне // Наука и жизнь.- 1989.- № 9.- С.98-97.

 7. Фертрет М. Основы космонавтики / Пер. с англ. А.Н. Рубашова.- М.: Просвещение, 1969.- 301 с.

Ключевые слова

  • гравитационный захват
  • гравитирующий объект
  • финитное движение
  • инфинитное движение
  • либрационная точка

Разделы естественных наук:

Динамика
Неинерциальные системы отсчета
Релятивистская механика

Формализованное описание Показать