 |
«Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, повлиявшая на представление о Вселенной»
|
|
|
|
Вопрос №16.
«Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, повлиявшая на представление о Вселенной»
История
Общая теория относительности была сформулирована и опубликована в 1915 году в берлинском научном журнале Prussian Academy of Sciences Альбертом Эйнштейном. За 10 лет до этого Эйнштейн создал специальную теорию относительности – она объясняет пространственно-временные и механические законы равномерно движущихся объектов при скоростях меньше скорости света, но учитывая и скорость близкую к ней. Общая же теория касается ускоряющихся объектов, описывает явление гравитации.
Краткий смысл
Общая теория относительности (сокр. ОТО) – самая известная из существующих и ныне общепринятая теория тяготения. В основе теории лежит принцип относительности. Согласно нему, все природные законы одинаковы относительно неподвижных тел и тел, движущихся с постоянной скоростью. Согласно ОТО, пространство искривляется под воздействием массы и энергии. Явление гравитации же является не силой, а следствием искривления пространства-времени (пространственно-временной континуум). Вследствие искривления пространства, более массивные объекты оказывают влияние на более мелкие, втягивая их в собственное «гравитационное поле».
Влияние
Прежде всего, сформулированная Эйнштейном теория искоренила значительную долю несостыковок в физике, имевших место быть до XX века, в корне изменила представление научного сообщества и людей о структуре пространства-времени. Позже была неоднократно подтверждена экспериментальным путем. Таким образом, став фундаментальным трудом Эйнштейна и в принципе всей науки физики, она разделила научный прогресс на время до и время после, ускорила его. Аргументом тому то, что практически все современные физические теории базируются на ОТО Эйнштейна. Один из первых ярких примеров состоятельности ОТО – объяснение аномального смещения перигелия Меркурия, которое прежде не объяснялось законом тяготения Ньютона.
|
|
|
ü ОТО ныне используется в астрономии, спутнико-навигационных системах. Например, если не учесть то, что в условиях более сильной гравитации время течет медленнее, то в системах GPS и ГЛОНАСС погрешность в сутки увеличивалась бы на 10 км. Возникновению этой погрешности препятствуют точнейшие атомные часы, идущие на искусственных спутниках несколько быстрее, чем на Земле.
Вопрос №17.
«Законы Иоганна Кеплера»
Иоганн Кеплер – немецкий астроном. Работы Кеплера основывались на наблюдениях, сделанных Тихо Браге.
Закон Кеплера №1. (закон эллипсов )
Для планет характерная траектория движения - замкнутая кривая в форме эллипса. При этом нахождение Солнца - тот или иной фокус эллипса. У каждой орбиты есть два фокуса: пара точек внутри эллиптической орбиты, расположенных на постоянных расстояниях от неё. Кеплером было выявлено, что у всех орбитальных траекторий планет, входящих в солнечную систему, фактически одна плоскость. Наибольшую вытянутость имеют орбиты Плутона и Марса, другие планеты обладают орбитами, приближающимися по форме к окружностям Солнце находится в одном из фокусов эллипса.
ü Ближайшая к Солнцу точка B траектории называется перигелием, а точка A, наиболее удаленная от Солнца — афелием.
Эллипс — это замкнутая прямая на плоскости, частный случай овала. У эллипса две оси симметрии — горизонтальная и вертикальная, которые состоят из двух полуосей.
Закон Кеплера №2 (закон площадей)
Радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, описывает в равные промежутки времени равные площади.
|
|
|
ü Максимальной скорости вращения вокруг Солнца, планеты достигают тогда, когда находятся на минимальном расстоянии от него. А когда отдаляются от Солнца максимально, их скорость уменьшается до минимума. Все, без исключения планеты вращаются относительно Солнца в плоскости, проходящей через его средину. У вектор-радиусов, которые соединяют планету с Солнцем, расчётная площадь покрытия является одинаковой.
ü Каждая планета перемещается в плоскости, проходящей через центр Солнца. За равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади. Таким образом, тела движутся вокруг Солнца неравномерно: в перигелии они имеют максимальную скорость, а в афелии — минимальную. На практике это можно заметить по движению Земли. Ежегодно в начале января наша планета проходит через перигелий и перемещается быстрее. Из-за этого движение Солнца по эклиптике (линии, показывающей путь Солнца по небу) также происходит быстрее, чем в другое время года. В начале июля Земля движется через афелий, из-за чего Солнце по эклиптике перемещается медленнее. Поэтому световой день летом длиннее, чем зимой.
Закон Кеплера №3
Квадраты периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.
ü У времени полного вращения планеты вокруг солнца возведённое в квадрат имеется чёткое соответствие к среднему удаления любой планеты солнечной системы от Солнца возведённое в куб. Эта взаимосвязь между дальностью нахождения планеты от Солнца и промежутком времени вращения планеты вокруг Солнца четко отражена в третьем законе Кеплера. Согласно третьему закону Кеплера, между периодом обращения планет вокруг Солнца и большими полуосями их орбит устанавливается связь. Этот закон выполняется как для планет, так и для спутников с погрешностью менее 1%.
ü На основании этого закона можно вычислить продолжительность года (времени полного оборота вокруг Солнца) любой планеты, если известно ее расстояние до Солнца в афелии. Также можно рассчитать орбиту, зная период обращения.
|
|
|
