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

по текстам по ключевым словам в глоссарии по сайтам перевод по каталогу

Физические основы строения и эволюции звезд

<< 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 ... >>

Публикации с ключевыми словами: Эволюция звезд - внутреннее строение звезд - термоядерные реакции - физические процессы
Публикации со словами: Эволюция звезд - внутреннее строение звезд - термоядерные реакции - физические процессы

См. также:

Переработка вещества в Кассиопее А

NGC 7789: Роза Каролины

Планетарная туманность NGC 2818 от Хаббла

Научная конференция "Наблюдаемые проявления эволюции звезд" в САО РАН

Планетарные туманности

Прошлые и будущие звёзды Андромеды

Туманность Ожерелье

Все публикации на ту же тему >>

Обсудить эту публикацию

Версия для печати

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце