Реферат: Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

С. В. Мельничук

В работе проводится анализ и обсуждается приложение выражения Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- светимость и Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- масса, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Численное значение Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязидля характеристик Солнца, с точностью не хуже двух процентов, совпадает с гравитационной постоянной пониженной размерности, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Используя представленное выражение, предлагается техника расчета некоторых основных характеристик звезд, указывающая на взаимосвязь гравитации и электромагнитного излучения. Особенность реализуемого подхода заключается в том, что выражения для численных расчетов масс звезд по их поверхностной температуре получены в аналитическом виде не обращаясь к силам гравитационного взаимодействия. Показано хорошее согласие численных расчетов с экспериментальными данными.

Постановка задачи

Выражение для Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиможет быть получено исходя из релятивистского соотношения массы

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(1)

если положить, что в устойчивых термодинамических системах с потерей массы на электромагнитное излучение, таких как звезды, величина Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиявляется мнимой. Данное положение может быть получено строго аналитически, однако рассмотрение этого вопроса является довольно объемным, поэтому выносится за рамки излагаемого материала и используется лишь формальный подход. Тогда:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(2)

откуда следует:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(3)

при условии, что Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- масса, теряемая объектом за одну секунду на электромагнитное излучение, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- светимость, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи.

Проведем оценку величины (3) для звезд главной последовательности. Для этого воспользуемся известным [1,2] соотношением:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(4)

где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- светимость Солнца, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- масса Солнца, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиизменяется в пределах Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи.

Выполняя несложные преобразования, находим:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(5)

Из соотношения (5) следует, что величина Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязине постоянна, а является функцией массы звезд. Данный вывод находится в противоречии с положением о неизменности гравитационной постоянной Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Следовательно, несмотря на то, что численные значения Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязии Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязидают хорошее согласие, величину Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязинельзя прямо отождествлять с гравитационной постоянной Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Для того, чтобы установить природу их отличий обратимся к физическому содержанию выражения (3).

Из соотношения (3) следует, что величина Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязинепосредственно связана с излучением электромагнитного поля. Это наводит на мысль о возможности построения модели устойчивых термодинамических систем, таких как звезды, не обращаясь к силам гравитационного взаимодействия.

Газокинетическая модель звезд не использующая сил гравитационного взаимодействия

При построении физической модели будем придерживаться положений принятых в литературе [1,2]:

Состояние вещества звезд подчинено законам состояния идеального газа.

Рассматриваемый элементарный объем вещества звезд является абсолютно черным телом.

В соответствии с 1 объемная плотность энергии поступательного движения Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, отвечающая за перенос излучения из центральных областей звезды наружу:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(6)

где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- плотность вещества, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- средняя молярная масса вещества, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- газовая постоянная. Объемная плотность энергии электромагнитного излучения переносимого из центральных областей звезды наружу Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(7)

Рассматривая равенство (6) и (7), как условие стационарности, выразим Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(8)

Полагая, что источник энергии, переносимой без потерь, является точечным:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(9)

приходим к зависимости:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(10)

где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- температура поверхности и радиус звезды. Тогда:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(11)

Вычисляя массу вещества, ограниченную объемом радиуса Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязинаходим:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(12)

Для Солнца Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Полагая, что на десять атомов водорода приходится один атом гелия [2], расчет средней молярной массы элементарного объема звездного вещества, в отличие от той же [2], проведем как:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

где Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязии Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- молярные массы водорода и гелия. Однако, имея в виду [2], применение данного соотношения в совокупности с (6) и (7) нельзя считать однозначным, и требует отдельного, более детального обсуждения.

Выражение (12) для Солнца дает:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(13)

Величина с численным значением (13) входит в закон всемирного тяготения, если одной из тяготеющих масс является Солнце, откуда следует:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(14)

Полученное значение массы Солнца с хорошей степенью точности совпадает с табличным значением. Данное совпадение дает основание полагать, что используемая физическая модель (6)-(12) с поправкой Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязилибо Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(пока не определено), верна. Выполняя расчеты масс звезд с помощью установленной процедуры, и сравнивая их с экспериментальными данными, можно выяснить какая из величин Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиили Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиопределяет истинную поправку. Введем обозначения:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(15)

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(16)

Расчет и сравнение Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязии Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязипроведем на основании экспериментальных данных усредненных характеристик звезд главной последовательности в единицах Солнечных величин. Дальнейшие расчеты будут представлены в этих же единицах.

На рис.1. представлены результаты расчета Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязии соответствующие им экспериментальные значения масс в зависимости от светимости на основании данных [3]. Из рис.1. видно, что как выражение (15), так и выражение (16) дают значительное расхождение с экспериментальными данными во всех областях значений, за исключением масс близких к массе Солнца Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Не сложно заметить, что аналогичная ситуация возникла при численных расчетах величины Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи.

Решая данную проблему, обратим внимание на то, что согласно (1)-(3) звезды с различной массой и светимостью можно рассматривать как инерциальные системы отсчета с отличной от нуля “скоростью относительного движения”. Поэтому, можно ожидать наличия эффектов предсказываемых СТО, а именно: не смотря на то, что с точки зрения наблюдателя Солнечной системы звезды имеют ряд различных параметров, наблюдатели, локализованные возле этих звезд, будут получать значения, некоторых из этих параметров, такие же, как у Солнца.

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

Если предлагаемая гипотеза верна для гравитационной постоянной, масс и радиусов звезд, а также применим общий принцип относительности к закону всемирного тяготения:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(17)

для наблюдателя Солнечной системы массы всех звезд будут одинаковы и равны массе Солнца, только при выполнении условия:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(18)

что легко проверить прямой подстановкой экспериментальных данных в полученное соотношение.

На рис.2. круглой меткой представлены экспериментальные данные значений радиусов и квадратной меткой их измененные значения согласно (18) в зависимости от массы звезд главной последовательности. Расчеты и построение проведены на основании экспериментальных данных работы [3]. Из рис.2. видно: соотношение (18) с хорошей точностью выполнимо для значений относительных масс Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, находящихся в интервале Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, что составляет значительную часть звезд главной последовательности. Звезды с характеристиками, не удовлетворяющими соотношению (18), очевидно не соответствуют положениям 1 и 2, сформулированным в начале этого раздела. Тем самым, есть веские основания полагать, что отличие величин Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязии Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязиимеет релятивистскую природу.

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

Выполнимость (18) позволяет заключить, что при расчетах по формулам (15) и (16) вместо величины Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязинеобходимо использовать Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи- радиус Солнца. Тогда:

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(19)

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи(20)

На рис.3. представлены три зависимости масса-светимость, полученные из экспериментальных данных [3] и на основании расчета по формулам (19) и (20). Из рисунка видно: данные расчета по формуле (19) не согласуются с данными эксперимента, что и следовало ожидать после положительного результата проверки соотношения (18). Вычисления с использованием (20) дают удовлетворительное согласие с экспериментальными данными.

Расчеты по формулам как (15), (16), так и (19), (20) проводились, используя молярную массу вещества Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Для получения более полной картины, проведем расчет относительных масс звезд по их поверхностной температуре, используя (20) в интервале молярных масс Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи. Результаты расчета представлены на рис.4. Все экспериментальные данные, для которых выполнимо (18), попадают в выбранный интервал молярных масс. Отличие угла наклона прямой линии, соединяющей экспериментальные данные, от угла наклона линий, соединяющих соответствующие значения, полученные с помощью (20), может рассматриваться как изменение состава звездного вещества.

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи

Выводы

Как показывают расчеты и их анализ, физическая модель звезд (6)-(12), (20) дает хорошее согласие с экспериментальными данными, демонстрируя тем самым свою жизнеспособность. Из анализа представленной модели следует: изначально тождественные наблюдатели, будучи локализованными возле звезд главной последовательности с различными характеристиками, но удовлетворяющими соотношению (18), будут получать при измерениях масс и радиусов этих звезд одинаковые результаты. Это может связываться только с соответствующим изменением свойств пространства-времени и требует дополнительного рассмотрения. Однако предложенная модель не дает полной физической картины, поскольку выражение для расчета масс звезд (20) содержит поправку Гравитация и электромагнетизм. Взаимосвязи, природа которой в данной работе не рассматривается. Как показывает предварительный анализ, решение данного вопроса связано с фундаментальными свойствами пространства-времени и затрагивает проблему барионной асимметрии вселенной. Помимо этого, не смотря на то, что из проверенного выражения (3), при определенных условиях, вытекает взаимосвязь таких явлений как тяготение и электромагнитное излучение, требование равенства выражений (6) и (7), опять же в рамках данной работы, нельзя назвать достаточно проработанным и ясным для понимания, что бы составить альтернативу условию механического равновесия вещества звезд [1].

Список литературы

Я.Б. Зельдович, С.И. Блинников, Н.И. Шакура. Физические основы строения и эволюции звезд. - М.: Изд-во МГУ, 1981. – 150 с.

И.С.Шкловский. Звезды: их рождение жизнь и смерть. - М.: Наука, 1984. – 384 с.

Martin V. Zombeck’s. Handbook of Space Astronomy and Astrophysics.: - Cambridge University Press. 1990. – 528 с.

©2007—2016 Пуск!by | По вопросам сотрудничества обращайтесь в contextus@mail.ru