Следствия из принципа эквивалентности, подтверждающие ОТО

Замедление времени в гравитационных полях

Общая теория относительности предсказывает замедление хода часов в гравитационных полях и изменение частоты фотонов в гравитационном поле. Пусть часы движутся с ускорением g, тогда их скорость, после того как они прошли расстояние х, равна: и - yj2gx. С точки зрения неподвижного наблюдателя промежутки времени d/ в неподвижной и d/0 в подвижной системах отсчета связаны соотношением:

где dt - промежуток времени в пространстве без поля.

Поскольку ср = gx — гравитационный потенциал, то имеем в слабых

2

гравитационных полях (ф« с )

- время течет тем медленнее, чем больше абсолютная величина гравитационного потенциала.

Этот эффект был подтвержден прямым экспериментом. В 1976 г. на высоту 104 км на ракете были подняты водородные часы, точность хода которых составляет КГ15 с. На Земле оставили точно такие же часы, предварительно синхронизировав их с улетевшими часами. Через два года часы вернули и сравнили показания, разность 4,5-10-10 с совпала с расчетной по ОТО, с точностью 0,02 %.

Красное гравитационное смещение частоты фотонов

При приближении света к телам, создающим гравитационное поле, частота света убывает с увеличением абсолютной величины потенциала поля.

Для частоты света в гравитационном поле можно записать:

где v - частота света с точки зрения неподвижного наблюдателя, v0 - частота света в подвижной системе отсчета.

Так, если свет испускается в точке с потенциалом (pi и приходит в точку с потенциалом ф2, то линии спектра смещаются в сторону красного цвета на величину

Если на Земле наблюдать спектр, испускаемый Солнцем и звездами, то 2 <<р{ и Av < 0, т. е. смещение происходит в сторону меньших частот (красный спектр).

Этот факт был доказан ещё в 1960 г. с помощью эффекта Мессбау- эра и подтверждается ОТО с точностью до 1 %.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >