Балистическая теория Ритца / ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ СВЕТА ЭФФЕКТОМ РИТЦА В КОСМОСЕ И ЛАБОРАТОРИИ
.pdfПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ СВЕТА ЭФФЕКТОМ РИТЦА В КОСМОСЕ И ЛАБОРАТОРИИ
асс. Семиков С.А. Нижегородский госуниверситет
всеволновой частотный генератор
Методы трансформации частоты света
1.Нелинейные эффекты;
2.Эффект Доплера;
3.Эффект Ритца.
Баллистический принцип и его проявления в космосе
Эффект Барра у двойных звёзд и экзопланет
Баллистический принцип: c' = c + V
при переизлучении c' = c + kV, k = l/L < 1 длина переизлучения l = λ/2π(n–1) ≈ (λa0N)–1, где λ– длина волны, n– показатель преломления, a0= e2/mc2 ≈2,82·10-15 м – классический радиус электрона, N – концентрация электронов (ионов)
Для двойных звёзд l ~ 1 св. года, L ~ 103 св. лет, k = l/L ~ 10-3 Для рентгеновских пульсаров Cen X-3, Her X-l, SMC X-l
k < 10-9 [9], l ≈(λa0N)–1 ~ 2·1011 м ~ 200 млн. км ~ 1 а.е. при периодах P ~ 1 сут и скоростях V ~ 100 км/с,
радиусы орбит пульсаров составят R ~ PV ~ 10 млн. км < l
Спутниковая навигация GPS, ГЛОНАСС и её ошибки
c'=c–Vr, Vr=V·sinα·cosh·cosθ, V≈4 км/с ∆ = LVr /c = LV·sinα·cosh·cosθ/c ~ 20 м,
<∆x> ~ 5 м – типичная величина ошибок GPS Влияние скорости спутника на скорость света подтверждается:
•порядком величины ошибок
•ростом ошибок для спутников возле горизонта (cosh ≈ ±1)
•снижением ошибок при увеличении числа спутников
•повышенными ошибками по вертикали и в высоких широтах Проверка путём сравнения расстояний спутников, измеренных:
•радиолокацией (спутник-база, база-спутник, база-спутник-база)
•триангуляцией по угловым координатам, измеренным РСДБ
•лазерной локацией спутников
•триангуляцией из визуальных наблюдений спутников
Влияние переизлучения плазмой на погрешности радиолокации в системах GPS и ГЛОНАСС
В плазмосфере N = N1 ~ 102 см–3
при λ ~ 1 см, l ≈ (λa0N)–1 ~ 356000 км
l>>L ~ 20000 км – переизлучения нет: k=1
В радиационных поясах N = N2 ~ 107 см–3
при λ ~ 1 см, l ≈ (λa0N)–1 ~ 4 км
l<b~1000 км – переизлучение k=l/b=0,004
В высоких широтах, где радиолуч
проходит без переизлучения (k=1) со скоростью c'=c+V, ошибки ∆L велики
В умеренных широтах, где радиолуч за счёт переизлучения доходит со скоростью c'=c+kV, ошибки ∆L малы
Ошибки космической радиолокации
•СТО: τ=2L/c, L=cτ/2; БТР: τ=L/c+L/(c-vr)
•∆L=(ω1 – ω2)R1R2·sin[(ω1 – ω2)t]/2c≈
≈3350·sin(0,011t) км
•∆τ=∆L/c≈0,011·sin(0,011t) с
•t = 0 – момент нижнего соединения
При концентрации электронов в плазме N~0,1 см –3 [10]
на длине волны λ ~ 0,3 м длина l≈(λa0N)–1~12·109 м,
что порядка Lmin~ 42·109 м Отклонения радарных расстояний Венеры от эфемеридных, найденные в километрах (а, кресты) [19] и световых миллисекундах (б, кружки)
[20, с. 242], в сравнении с прогнозом ∆L и ∆τ из теории Ритца (пунктир).
Эффект Ритца
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂L |
|
|
1 |
|
|
|
L |
|
∂c |
|
|
|
|
c' = с – Vr |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
t' = t + L/c |
dt'= 1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
dt |
|
|
|
∂c'/∂t = -∂vr/∂t = -ar |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂t c |
|
|
|
c2 |
|
∂t |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Vr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
∂c |
|
|
|
|
|
|
Lar |
||||||||||||
|
|
|
dt'= 1 |
+ |
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
dt'= 1− |
|
|
|
dt |
|
|
= 1+ |
|
|
|
dt |
|||||||||||||
|
|
|
|
c |
|
|
|
c2 |
|
c2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂t |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
эффект Доплера |
|
|
|
|
|
эффект Ритца |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lar |
|
|
|
|
|
|
||||||||
длина волны |
λ' = cdt' = λ 1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ' = cdt' = λ 1+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vr |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lar −1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
f ' =1/dt' = |
f 1+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
частота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ' =1/dt' = f 1+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Доплеровское |
∆λ |
= |
|
Vr |
|
|
+ |
|
Lar |
|
|
|
|
∆λ |
|
|
Lar |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
смещение и |
|
|
|
|
|
|
|
Vr '= c |
|
= Vr + |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
λ |
|
|
c |
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
мнимая скорость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
возможный пример |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H = V2/Rc |
||||||||||||
эффекта Ритца – |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при V=200 км/с |
||||||||||||
красное смещение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R = 0,002 Мпк |
||||||||||||
в спектрах галактик |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H ≈ 70 |
|
км/с |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мпк |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аномалии космических мазеров и квазаров
Пульсары,
барстеры,
космические мазеры и квазары как проявление
эффекта Ритца
преобразование частоты света в радио- и рентгеновский диапазон показатель преломления межзвёздного газа
|
|
|
|
|
|
|
Si – коэффициенты, характеризующие массы, |
n = 1+ ∑ |
|
S |
|
|
|
||
|
i |
|
|
|
заряды, концентрацию осцилляторов, |
||
(f |
2 − |
f 2 ) |
|||||
|
i |
0i |
|
|
|
f0i – частоты резонансных линий |
|
|
|
|
|
|
вариации яркости W' = W/(1 + Lar/c2)
Переизлучение как причина быстрых вариаций яркости квазаров и высвечивания энергии звёзд в виде радиолиний OH, H2, H2O у космических мазеров
Трансформатор частоты света эффектом Ритца
a |
~c2/L~1017 |
м/с2, E =ma |
/e~106–109 |
В/м P ' = |
|
PΩ |
|
= P |
||||||
|
|
/ c2 |
||||||||||||
c |
|
c |
c |
|
|
|
|
Ω |
1 |
+ La |
r |
0 |
||
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
f' = |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
La |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1− |
cosθ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
c2 |
|
|
|
|
|
|
|
N |
xΩ |
|
+ |
|
θ |
3 |
σ |
|
1 |
|
cos2 |
|
16π 1− εcosθ
Зависимость частоты f ’ от угла θ |
Диаграмма направленности по |
регистрации излучения при разных ε=La/c2 |
мощности PΩ и пиковой мощности P’Ω |
Синхротронный преобразователь частоты света
ac~c2/L~1017 м/с2 a=V2/R~1017 м/с2 при V~c, R~1 м
f' = f/(1 + Lar/c2)
Vr = Vsinα, где α = β–ϕ,
при ϕ<<1, β<<1 β = ϕOB/CB = ϕR/L
Vr = Vsin[ϕ(R – L)/L]= -Vϕx/L,
где x = (L – R) – смещение приёмника C. лучевое ускорение ar=dVr/dt≈-Vωx/L,
где ω=dϕ/dt – угловая скорость электрона, откуда f' = f/(1 + Lar/c2) = f/(1 – xV2/Rc2).
1)x=0 → f' = f
2)x=-R (L=0) → f' = f/(1 + V2/c2) – попер. доплер-эффект
3)x ≈ L (L>>R) → f' = f/(1 + LV2/Rc2)
cвойства СИ: p=mV≈mγc, V≈γc, θ≈c/V≈1/γ, T≈R/cγ3, W~a2=V4/R2 =γ4c4/R2
Преобразование частоты и длины волны света, обнаруженное по эффекту Мёссбауэра
Классическое объяснение |
Классическое объяснение |
опыта Паунда и Ребке |
опытов с ротором |
λ'=λ(1+hg/c2)
c′ = c2 −V12 = c2 − ω2R12
c′ = c′2 +V22 = c2 − ω2R12 + ω2R22 ≈ c(1+ ω2(R22 − R12 )/ 2c2 )
∆λ = λ'' – λ = c''/f – c/f ≈ λω2(R22 – R12)/2c, ∆λ/λ ≈ ω2(R22 – R12)/2c