Физика механика лекции и вопросы / OF1_4_Osnovy_nebesnoy_mekhaniki_Osnovy_teorii_t

1.4.4. Гравитационная и инертнаяертная массы, их эквивалентностьсть

Гравитационная масса (тяжёлая масса, тяготеющая масса) –

физическая величина, характеризующая свойства тела как источника поля тяготения или как испытывающего действие такого поля.

Самой важной особенностью поля тяготения, известной в ньютоновской теории и положенной Эйнштейном в основу ОТО , является то, что тяготение совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от их массы, химического состава и других свойств.

Этот факт был установлен опытным путём ещё Галилеем и может быть сформулирован как принцип строгой

пропорциональности гравитационной массы, определяющей взаимодействие тела с полем тяготения, и

инертной массы, определяющей сопротивление тела действующей на него силе и входящей во второй закон механики Ньютона.

Масса как мера инертности

Масса как мера и источник гравитации

1.4.5. Чёрные дыры

Гравитационный коллапс – катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звёзд с массой свыше двух-пяти солнечных масс. После исчерпания в таких звёздах ядерного горючего они теряют свою механическую устойчивость и начинают с увеличивающейся скоростью сжиматься к центру.

Гравитационный радиус

(Gravitational radius)

Гравитационный радиус – радиус сферы, на которой сила тяготения, создаваемая массой, лежащей внутри этой сферы, стремится к бесконечности. Гравитационные радиусы обычных небесных тел ничтожно малы, например, для Солнца rg ≈ 3 км, для Земли rg ≈ 0,9 см. Если тело сожмётся до размеров, меньших его гравитационного радиуса, то никакое излучение или частицы не смогут преодолеть поле тяготения и выйти из-под сферы радиуса rg к удалённому наблюдателю.

Если средних размеров земную гору сжать до плотности чёрной дыры, получится частица, сравнимая по размерам с протоном. Кусочек такой материи размером с кусочек сахара весит около миллиарда тонн.

Чёрная дыра

(Black hole)

Чёрная дыра – космический объект, возникающий в результате сжатия тела (сверхмассивной звезды) гравитационными силами до размеров, меньших его гравитационного радиуса rg:

r

= 2GM

g c2

где G – гравитационная постоянная; M – масса тела; c – численное значение скорости света.

Американский физик, автор термина « чёрная дыра»

Джон Арчибальд Уилер (John Archibald Wheeler) (1911-14.04.2008)

Образование белого карлика, нейтронной звезды и чёрной дыры из звёзд разных масс

Массивная чёрная дыра растягивается, касается звезды и медленно поглощает её часть

Одна из трёх ультракриогенных гравитационных антенн, предназначенных для поиска сигналов от взрыва сверхновых звёзд