Гравитационный дефект масс

Материал из Большой Форум

Перейти к: навигация, поиск
Федор Федорович Менде
Дата рождения:

02.07.1939 г.

Гражданство:

Флаг СССРФлаг Украины

Учёная степень:

доктор технических наук

Сайт:

http://fmnauka.narod.ru/

Рассмотрим одно явление, которое имеет прямое отношение к случаю высвобождения больших величин энергии. Возьмем случай, когда пробное тело с массой Файл: Гравдеф001.gif падает на очень массивное тело с массой Файл: Гравдеф002.gif, радиус которого равен Файл: Гравдеф003.gif (в дальнейшем тело Файл: Гравдеф001.gif и тело Файл: Гравдеф002.gif). Предположим, что в начальный момент времени расстояние между телами очень велико и что выполняется соотношение Файл: Гравдеф002.gif>>Файл: Гравдеф001.gif. Буде также считать, что плотность массивного тела Файл: Гравдеф004.gif. Скорость падения тела Файл: Гравдеф001.gif на поверхность тела Файл: Гравдеф002.gif при этом может быть найдена из соотношения:

Файл: Гравдеф005.gif

(1)

где Файл: Гравдеф006.gif - гравитационная постоянная. Если перейти к плотности вещества массивного тела, то соотношение (1) можно переписать следующим образом:

Файл: Гравдеф007.gif

(2)

Очевидно, что кинетическую энергию, которой обладает падающее тело, оно получила от гравитационного поля тела Файл: Гравдеф002.gif. Эта кинетическая энергия падающего тела при его падении на поверхность массивного тела превратиться в тепловую энергию и будет излучена в окружающее пространство в виде электромагнитных волн.

Из сказанного можно заключить, что конечная суммарная масса двух тел не будет равна сумме масс тел до начала падения:

Файл: Гравдеф008.gif

т.е. существует гравитационный дефект масс. Соотношение меду Файл: Гравдеф009.gif и Файл: Гравдеф010.gif можно найти, зная ту кинетическую энергию, которой обладало тело Файл: Гравдеф001.gif при падении на тело Файл: Гравдеф002.gif. Эту энергию можно вычислить из соотношения

Файл: Гравдеф011.gif

При записи этого выражения учтено то обстоятельство, что при падении тела в гравитационном поле ускорение этого тела не зависит от его массы. Поэтому соотношения (1) и (2) верны даже для релятивистских скоростей. Теперь нетрудно вычислить гравитационный дефект масс.

Файл: Гравдеф012.gif

(3)

При падении на земную поверхность этот эффект составляет ~ Файл: Гравдеф013.gif.

Из соотношения (3) видно, что прибавка Файл: Гравдеф014.gif может быть как меньше, так и больше, чем Файл: Гравдеф001.gif. Если Файл: Гравдеф014.gif< Файл: Гравдеф001.gif, то при падении тела суммарная масса увеличивается. Если же Файл: Гравдеф014.gif= Файл: Гравдеф001.gif, то рост суммарной массы прекращается, и все масса падающего тела превращается в тепловое излучение. При этом массивное тело превращается в идеальную наковальню, превращающую всю массу падающего тела в энергию электромагнитного излучения.

Как легко видеть из соотношения (3), скорость падения (назовем эту скорость критической) тела Файл: Гравдеф001.gif на поверхность тела Файл: Гравдеф002.gif определится соотношением

Файл: Гравдеф015.gif (4)

т.е. значительно меньше скорости света.

Если известна плотность массивного тела, то, используя соотношения (2) и (4), нетрудно найти критический радиус этого тела:

Файл: Гравдеф016.gif

Под этим понятием будем понимать то значение радиуса, при достижении которого дальнейший рост массы тела Файл: Гравдеф002.gif становится невозможным.

Может ли иметь место рассмотренная ситуация для космических объектов, например для нейтронных звезд. Известно, что нейтронные звезды (пульсары), имеют очень высокую плотность [1]. Так пульсар с массой ~Файл: Гравдеф017.gif кг (масса Солнца) имел бы радиус всего около 10 км. Его плотность при этом составила бы ~Файл: Гравдеф018.gif кг/м3. При такой плотности критический радиус составлял бы около 15 км., а масса составила бы ~ 3.4 масс Солнца. Это означает, что при достижении таких размеров и такой массы нейтронная звезда больше не может увеличивать ни своих размеров, ни свою массу, т.к. любые падающие на неё объекты будут полностью превращаться в энергию.

По предварительным подсчетам в нашей галактике насчитывается около 300 тысяч нейтронных звезд [1]. Что случиться, если нейтронная звезда столкнется с такой же нейтронной звездой как она сама? Очевидно, что произойдет полная аннигиляция нейтронного вещества и превращение его в энергию. Беря нейтронную звезду с критическим радиусом 15 км. и массой ~ 3.4 масс Солнца, получаем величину энергии Файл: Гравдеф019.gif Дж. Это значение энергии очень близко к той энергии, которая характеризует взрыв в ядре галактики NGC 3034. Во время этого взрыва из ядра галактики было выброшено громадное количество материи по своей массе равное Файл: Гравдеф020.gif масс Солнца. Это явления не находит пока своего объяснения, т. к. не известны те источники энергии, которые могут привести к столь грандиозному взрыву. Рассмотренный процесс столкновения нейтронных звезд и может являться именно таким источником.

По своей сути такой взрыв – это взрыв ядерного заряда очень большой мощности. Выделение столь значительных количеств энергии будет сопровождаться разогревом и превращением в плазму больших количеств окружающей материи. Это в свою очередь приведет к возникновению таких же электрических полей, как и при взрыве ядерной бомбы, только гораздо более значительных. Наличие таких полей в окружающем пространстве должны приводить к возникновению специфических поляризационных эффектов. К ним можно отнести поляризацию в электрических полях атомов и молекул и возникновение электрических диполей, что будет приводить к поляризации электромагнитных волн распространяющихся в плазме.

Литература

  • 1. Агекян Т. А. Звёзды, галактики, метагалактика. Изд. Наука, 1981. – 415 с.
Личные инструменты