Գրավիտացիոն հաստատունը չափվել է ռեկորդային փոքր սխալով։ Գրավիտացիոն հաստատուն

Ֆիզիկայի դասընթացն ուսումնասիրելուց հետո ուսանողների մտքում առկա են բոլոր տեսակի հաստատունները և դրանց արժեքները: Ձգողականության և մեխանիկայի թեման բացառություն չէ: Ամենից հաճախ նրանք չեն կարողանում պատասխանել այն հարցին, թե ինչ արժեք ունի գրավիտացիոն հաստատունը։ Բայց նրանք միշտ միանշանակ կպատասխանեն, որ դա առկա է համընդհանուր ձգողության օրենքում։

Գրավիտացիոն հաստատունի պատմությունից

Հետաքրքիր է, որ Նյուտոնի աշխատանքում նման քանակություն չկա։ Այն ֆիզիկայում հայտնվեց շատ ավելի ուշ։ Ավելի կոնկրետ՝ միայն տասնիններորդ դարի սկզբին։ Բայց դա չի նշանակում, որ նա գոյություն չունի: Պարզապես գիտնականները դա չեն հայտնաբերել և չեն ճանաչել: ճշգրիտ արժեք. Ի դեպ, իմաստի մասին. Գրավիտացիոն հաստատունը մշտապես զտվում է, քանի որ այն տասնորդական կոտորակ է մեծ քանակությամբթվանշանները տասնորդական կետից հետո, որը նախորդում է զրոյին:

Հենց այն փաստը, որ այս արժեքը ստանում է այդքան փոքր արժեք, բացատրում է, թե ինչու է գրավիտացիոն ուժերի գործողությունը փոքր մարմինների վրա աննկատելի: Պարզապես այս բազմապատկիչի պատճառով ձգողականության ուժը պարզվում է, որ աննշան է:

Առաջին անգամ ֆիզիկոս Գ. Քավենդիշը փորձով հաստատեց գրավիտացիոն հաստատունի արժեքը: Եվ դա տեղի ունեցավ 1788 թ.

Նրա փորձերում օգտագործվել է բարակ ձող։ Այն կախված էր բարակ պղնձե մետաղալարի վրա և ուներ մոտ 2 մետր երկարություն։ Այս ձողի ծայրերին ամրացված էին 5 սմ տրամագծով երկու նույնական կապարե գնդիկներ, որոնց կողքին դրված էին կապարե մեծ գնդիկներ։ Նրանց տրամագիծն արդեն 20 սմ էր։

Երբ մեծ ու փոքր գնդակները մոտեցան, ձողը շրջվեց։ Դա խոսում էր նրանց գրավչության մասին։ Հայտնի զանգվածներից և հեռավորություններից, ինչպես նաև ոլորման չափված ուժից կարելի էր բավականին ճշգրիտ պարզել, թե ինչի է հավասար գրավիտացիոն հաստատունը։

Եվ ամեն ինչ սկսվեց մարմինների ազատ անկումից

Եթե ​​տարբեր զանգվածների մարմինները տեղադրվեն դատարկության մեջ, ապա դրանք միաժամանակ կընկնեն: Հաշվի առնելով նրանց անկումը նույն բարձրությունըև սկսեց միաժամանակ: Հնարավոր է եղել հաշվարկել, թե ինչ արագացումով են բոլոր մարմինները ընկնում դեպի Երկիր։ Պարզվեց, որ այն մոտավորապես հավասար է 9,8 մ/վ 2-ի:

Գիտնականները պարզել են, որ այն ուժը, որով ամեն ինչ ձգվում է դեպի Երկիր, միշտ առկա է։ Ընդ որում, դա կախված չէ այն բարձրությունից, որով շարժվում է մարմինը։ Մեկ մետր, կիլոմետր կամ հարյուրավոր կիլոմետրեր: Անկախ նրանից, թե որքան հեռու է մարմինը, այն կձգվի դեպի Երկիր: Այլ հարց է, թե ինչպես է դրա արժեքը կախված հեռավորությունից:

Հենց այս հարցի պատասխանը գտավ անգլիացի ֆիզիկոս Ի.Նյուտոնը։

Մարմինների ձգողականության ուժի նվազեցում նրանց հեռավորությամբ

Սկզբից նա առաջ քաշեց այն ենթադրությունը, որ ձգողականության ուժը նվազում է։ Իսկ դրա արժեքը հակադարձորեն կապված է քառակուսու հեռավորության հետ։ Ընդ որում, այս հեռավորությունը պետք է հաշվել մոլորակի կենտրոնից։ Եվ մի քանի տեսական հաշվարկներ արեց։

Այնուհետեւ այս գիտնականն օգտագործել է աստղագետների տվյալները շարժման վերաբերյալ բնական արբանյակԵրկիր - Լուսին. Նյուտոնը հաշվարկեց, թե ինչ արագությամբ է այն պտտվում մոլորակի շուրջը, և ստացավ նույն արդյունքները։ Սա վկայում էր նրա հիմնավորման ճշմարտացիության մասին և հնարավորություն տվեց ձևակերպել համընդհանուր ձգողության օրենքը։ Գրավիտացիոն հաստատունը դեռ նրա բանաձեւում չէր։ Այս փուլում կարևոր էր բացահայտել կախվածությունը: Ինչն էլ արվեց։ Ծանրության ուժը հակադարձ համեմատությամբ նվազում է մոլորակի կենտրոնից քառակուսի հեռավորությանը:

Համընդհանուր ձգողության օրենքին

Նյուտոնը շարունակեց մտածել. Քանի որ Երկիրը գրավում է Լուսինը, ուրեմն նա ինքը պետք է ձգվի դեպի Արևը։ Ընդ որում, նման ձգողականության ուժը նույնպես պետք է ենթարկվի նրա նկարագրած օրենքին։ Եվ հետո Նյուտոնը տարածեց այն տիեզերքի բոլոր մարմինների վրա: Հետեւաբար, օրենքի անվանումը ներառում է «ունիվերսալ» բառը։

Մարմինների համընդհանուր ձգողության ուժերը սահմանվում են որպես զանգվածների արտադրյալի համամասնական և հեռավորության քառակուսու հակադարձ: Հետագայում, երբ որոշվեց գործակիցը, օրենքի բանաձևը ստացավ հետևյալ ձևը.

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2:

Այն պարունակում է հետևյալ անվանումները.

Գրավիտացիոն հաստատունի բանաձևը հետևում է այս օրենքին.

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2):

Գրավիտացիոն հաստատունի արժեքը

Հիմա կոնկրետ թվերի ժամանակն է: Քանի որ գիտնականները մշտապես ճշգրտում են այս արժեքը, ին տարբեր տարիներպաշտոնապես ընդունվել են տարբեր թվեր։ Օրինակ, ըստ 2008 թվականի տվյալների, գրավիտացիոն հաստատունը 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 / կգ 2 է: Անցել է երեք տարի, և հաստատունը վերահաշվարկվել է։ Այժմ գրավիտացիոն հաստատունը հավասար է 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 / կգ 2: Բայց դպրոցականների համար խնդիրներ լուծելիս թույլատրվում է այն կլորացնել մինչև այդպիսի արժեք՝ 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2:

Ո՞րն է այս թվի ֆիզիկական նշանակությունը:

Եթե ​​հատուկ թվերը փոխարինենք համընդհանուր ձգողության օրենքի համար տրված բանաձևով, ապա հետաքրքիր արդյունք կստացվի։ Կոնկրետ դեպքում, երբ մարմինների զանգվածը հավասար է 1 կիլոգրամի, և դրանք գտնվում են 1 մետր հեռավորության վրա, պարզվում է, որ ձգողականության ուժը հավասար է հենց այն թվին, որը հայտնի է գրավիտացիոն հաստատունով։

Այսինքն՝ գրավիտացիոն հաստատունի իմաստն այն է, որ այն ցույց է տալիս, թե նման մարմինները ինչ ուժով են ձգվելու մեկ մետր հեռավորության վրա։ Թիվը ցույց է տալիս, թե որքան փոքր է այս ուժը: Չէ՞ որ դա մեկից տասը միլիարդ պակաս է։ Նա նույնիսկ չի երեւում: Եթե ​​անգամ մարմինները հարյուր անգամ մեծացնեն, արդյունքն էապես չի փոխվի։ Այն դեռ շատ ավելի քիչ կմնա, քան միասնությունը։ Ուստի պարզ է դառնում, թե ինչու է ձգողական ուժը նկատելի միայն այն իրավիճակներում, եթե գոնե մեկ մարմին ունի հսկայական զանգված։ Օրինակ՝ մոլորակ կամ աստղ։

Ինչպե՞ս է գրավիտացիոն հաստատունը կապված ազատ անկման արագացման հետ:

Եթե ​​համեմատենք երկու բանաձև, որոնցից մեկը կլինի գրավիտացիայի, իսկ մյուսը՝ Երկրի ձգողության օրենքի, ապա կարող ենք տեսնել մի պարզ օրինաչափություն։ Գրավիտացիոն հաստատունը, Երկրի զանգվածը և մոլորակի կենտրոնից հեռավորության քառակուսին կազմում են գործակից, որը հավասար է ազատ անկման արագացմանը։ Եթե ​​սա գրենք բանաձևով, ապա կստանանք հետևյալը.

• g = (G x M): r 2:

Ավելին, այն օգտագործում է հետևյալ նշումը.

Ի դեպ, գրավիտացիոն հաստատունը կարելի է գտնել նաև այս բանաձևից.

• G \u003d (g x r 2): M.

Եթե ​​ցանկանում եք իմանալ արագացումը ազատ անկումմոլորակի մակերևույթից որոշակի բարձրության վրա, ապա հետևյալ բանաձևը օգտակար կլինի.

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, որտեղ n-ը Երկրի մակերևույթից բարձր բարձրությունն է:

Խնդիրներ, որոնք պահանջում են գրավիտացիոն հաստատունի իմացություն

Առաջադրանք առաջին

Վիճակ.Որքա՞ն է մոլորակներից մեկի ազատ անկման արագացումը Արեգակնային համակարգինչպես Մարսի վրա Հայտնի է, որ նրա զանգվածը 6,23 10 23 կգ է, իսկ մոլորակի շառավիղը՝ 3,38 10 6 մ։

Որոշում. Դուք պետք է օգտագործեք այն բանաձևը, որը գրվել է Երկրի համար: Պարզապես դրանում փոխարինեք առաջադրանքի մեջ տրված արժեքները: Ստացվում է, որ ձգողության արագացումը հավասար կլինի 6,67 x 10 -11 և 6,23 x 10 23 արտադրյալին, որն այնուհետև պետք է բաժանել 3,38 10 6 քառակուսու վրա: Համարիչում արժեքը 41,55 x 10 12 է։ Իսկ հայտարարը կլինի 11,42 x 10 12: Ցուցանիշները կնվազեն, ուստի պատասխանի համար բավական է պարզել երկու թվերի քանորդը։

Պատասխանել 3.64 մ/վ 2.

Առաջադրանք երկրորդ

Վիճակ.Ի՞նչ պետք է անել մարմինների հետ՝ նրանց ձգողական ուժը 100 անգամ նվազեցնելու համար:

Որոշում. Քանի որ մարմինների զանգվածը չի կարող փոխվել, ուժը կնվազի միմյանցից հեռացնելու պատճառով։ 10-ը քառակուսի դնելով ստացվում է հարյուրը։ Սա նշանակում է, որ նրանց միջև հեռավորությունը պետք է 10 անգամ մեծանա։

Պատասխանել: տեղափոխեք դրանք բնօրինակից ավելի մեծ հեռավորության վրա 10 անգամ:

Չափման պատմություն

Գրավիտացիոն հաստատունը հայտնվում է համընդհանուր ձգողության օրենքի ժամանակակից արձանագրության մեջ, բայց բացահայտորեն բացակայում էր Նյուտոնից և այլ գիտնականների աշխատություններում մինչև 19-րդ դարի սկիզբը: Իր ներկայիս ձևով գրավիտացիոն հաստատունն առաջին անգամ ներմուծվել է համընդհանուր ձգողության օրենք, ըստ երևույթին, միայն չափումների մեկ մետրային համակարգի անցնելուց հետո: Թերևս առաջին անգամ դա արվել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Պուասոնի կողմից «Մեխանիկայի մասին տրակտատում» (1809 թ.), համենայն դեպս, ոչ մի ավելի վաղ աշխատություն, որտեղ գրավիտացիոն հաստատունը կհայտնվեր, չի հայտնաբերվել պատմաբանների կողմից: 1798թ.-ին Հենրի Քավենդիշը ստեղծեց փորձ՝ որոշելու Երկրի միջին խտությունը՝ օգտագործելով Ջոն Միշելի հորինած ոլորման հավասարակշռությունը (Philosophical Transactions 1798): Քավենդիշը համեմատել է փորձնական մարմնի ճոճանակի տատանումները հայտնի զանգվածի գնդիկների ձգողության և Երկրի ձգողականության ազդեցության տակ։ Գրավիտացիոն հաստատունի թվային արժեքը հետագայում հաշվարկվել է Երկրի միջին խտության հիման վրա։ Չափված արժեքի ճշգրտություն Գավելացել է Քավենդիշի ժամանակներից ի վեր, սակայն դրա արդյունքն արդեն բավականին մոտ էր ժամանակակիցին։

տես նաեւ

Նշումներ

Հղումներ

• Գրավիտացիոն հաստատուն- հոդված Սովետական ​​մեծ հանրագիտարանից

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

Տեսեք, թե ինչ է «գրավիտացիոն հաստատունը» այլ բառարաններում.

ՁԳԱՎԻՏԱԿԱՆ ԿՈՍՏԱՆՏ- (ձգողականության հաստատուն) (γ, G) ունիվերսալ ֆիզիկական. բանաձևում ներառված հաստատուն (տես) ... Մեծ պոլիտեխնիկական հանրագիտարան

- (նշվում է G-ով) համաչափության գործակիցը Նյուտոնի գրավիտացիայի օրենքով (տես Համընդհանուր ձգողության օրենքը), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg²… Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

- (նվանումը G), Նյուտոնի ՁԳԱՆՔԻ օրենքի գործակիցը։ Հավասար է 6.67259.10 11 Ն.մ2.կգ 2 ... Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան

Ֆունդամենտալ ֆիզիկա. հաստատուն G-ը ներառված է Նյուտոնի ձգողության օրենքի մեջ F=GmM/r2, որտեղ m-ը և M-ը ձգող մարմինների զանգվածներն են (նյութական կետեր), r-ը՝ նրանց միջև հեռավորությունը, F-ը՝ ձգողականության ուժը, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (1980 թ. համար). G. p-ի ամենաճիշտ արժեքը ... ... Ֆիզիկական հանրագիտարան

գրավիտացիոն հաստատուն- — Թեմաներ Նավթի և գազի արդյունաբերության EN գրավիտացիոն հաստատուն… Տեխնիկական թարգմանչի ձեռնարկ

գրավիտացիոն հաստատուն- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys՝ անգլ. ձգողականության հաստատուն; ձգողականության հաստատուն vok. Gravitationskonstante, f rus. գրավիտացիոն հաստատուն, f; համընդհանուր ձգողության հաստատուն, f pranc. ձգողականության հաստատուն, f … Ֆիզիկական վերջնաժամկետ

- (նշվում է G-ով), համամասնության գործակիցը Նյուտոնի գրավիտացիայի օրենքով (տես Համընդհանուր ձգողության օրենքը), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2: * * * ԳՐԱՎԻՏԱՑԻՈՆ ԿՈՍՏԱՆՏ ՁԳԱՀԱՎՈՐՄԱՆ հաստատուն (նշվում է G), գործակից… … Հանրագիտարանային բառարան

Ձգողության հաստատուն, տիեզերք: ֆիզիկական հաստատուն G, ներառված գրիպի մեջ, արտահայտելով Նյուտոնի ձգողության օրենքը. Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

Համաչափության G գործակիցը Նյուտոնի ձգողության օրենքը արտահայտող բանաձևում F = G mM / r2, որտեղ F-ը ձգողականության ուժն է, M և m-ը ձգվող մարմինների զանգվածներն են, r-ը մարմինների միջև եղած հեռավորությունն է։ G. p.-ի այլ նշանակումներ՝ γ կամ f (ավելի հաճախ k2): Թվային ... ... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

- (նշվում է G-ով), գործակից. Համաչափությունը Նյուտոնի գրավիտացիայի օրենքում (տես Համընդհանուր ձգողության օրենքը), G \u003d (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Բնական գիտություն. Հանրագիտարանային բառարան

Գրքեր

• Տիեզերք և ֆիզիկա առանց «մութ էներգիայի» (բացահայտումներ, գաղափարներ, վարկածներ). 2 հատորով. Հատոր 1, O. G. Smirnov. Գրքերը նվիրված են ֆիզիկայի և աստղագիտության խնդիրներին, որոնք գոյություն ունեն գիտության մեջ տասնյակ և հարյուրավոր տարիներ Գ.Գալիլեոյից, Ի.Նյուտոնից, Ա.Էյնշտեյնից մինչև մեր օրերը: Նյութի և մոլորակների ամենափոքր մասնիկները, աստղերը և ...

ՁԳԱՎԻՏԱԿԱՆ ԿՈՍՏԱՆՏ- համաչափության գործակիցը Գնկարագրող ձևով ձգողականության օրենքը.

Թվային արժեքիսկ G. p.-ի չափը կախված է զանգվածի, երկարության և ժամանակի չափման միավորների համակարգի ընտրությունից։ G. p. G, որն ունի չափ L 3 M -1 T -2, որտեղ երկարությունը Լ, քաշը Մև ժամանակ Տարտահայտված SI միավորներով, ընդունված է անվանել Cavendish G. p. Այն որոշվում է լաբորատոր փորձով: Բոլոր փորձերը պայմանականորեն կարելի է բաժանել երկու խմբի.

Փորձերի առաջին խմբում` ձգողականության ուժը. փոխազդեցությունը համեմատվում է հորիզոնական ոլորման հավասարակշռության թելի առաձգական ուժի հետ: Դրանք թեթև ռոքեր են, որոնց ծայրերում ամրագրված են հավասար փորձնական զանգվածներ։ Բարակ առաձգական թելի վրա ճոճանակը կախված է ձգողականության մեջ: տեղեկատու զանգվածային դաշտ: Ձգողականության արժեքը. Փորձարկման և հղման զանգվածների փոխազդեցությունը (և, հետևաբար, G. p.-ի մեծությունը) որոշվում է կամ թելի ոլորման անկյան տակ (ստատիկ մեթոդ) կամ ոլորման հավասարակշռության հաճախականության փոփոխությամբ, երբ տեղեկատու զանգվածները տեղափոխվում են (դինամիկ մեթոդ): Առաջին անգամ իրի Գ.

Փորձերի երկրորդ խմբում՝ ձգողության ուժը։ փոխազդեցությունը համեմատվում է , որի համար օգտագործվում է հավասարակշռության սանդղակ: Այս կերպ G. p.-ն առաջին անգամ բացահայտվել է Ph. Jolly-ի կողմից 1878 թվականին:

Պրակտիկայում ներառված Cavendish G. p.-ի արժեքը: աստղ. միավորում աստղային համակարգում: մշտական ​​(SAP) 1976 թ., որը մինչ օրս օգտագործվում է, ստացվել է 1942 թվականին Պ. Հեյլի և Պ. Խրզանովսկու կողմից ԱՄՆ-ի Չափերի և ստանդարտների ազգային բյուրոյում: ԽՍՀՄ-ում Գ.պ.-ն առաջին անգամ սահմանվել է Պետական ​​Աստր. նրանց մեջ: P.K. Sternberg (GAISh) Մոսկվայի պետական ​​համալսարանում:

Բոլոր ժամանակակիցներում Օգտագործվել են առարկայի (էջանիշ) Քավենդիշ Գ.-ի սահմանումները ոլորման կշեռքներ։ Բացի վերը նշվածներից, կիրառվել են նաև ոլորման մնացորդների աշխատանքի այլ եղանակներ։ Եթե ​​ստանդարտ զանգվածները պտտվում են ոլորման թելի առանցքի շուրջը հավասարակշռության բնական թրթռումների հաճախականությանը հավասար հաճախականությամբ, ապա Gp-ի մեծությունը կարելի է դատել ոլորման թրթռումների ամպլիտուդի ռեզոնանսային փոփոխությունից (ռեզոնանսային մեթոդ. ): Դինամիկ փոփոխություն. մեթոդը պտտվող մեթոդ է, որի դեպքում հարթակը, դրա վրա տեղադրված ոլորման կշեռքների և հղման զանգվածների հետ միասին, պտտվում է սյունով: անգ. արագություն.

Տրված է աղյուսակում: RMS սխալները ցույց են տալիս ներքին յուրաքանչյուր արդյունքի կոնվերգենցիան: Տարբեր փորձերում ստացված G. p. արժեքների միջև որոշակի անհամապատասխանություն պայմանավորված է նրանով, որ G. p.-ի սահմանումը պահանջում է. բացարձակ չափումներև հետևաբար հնարավոր են համակարգված: -ի սխալները արդյունքները։ Ակնհայտ է, որ G. p.-ի հուսալի արժեք կարելի է ձեռք բերել միայն դեկտ. սահմանումներ։

Ինչպես Նյուտոնի գրավիտացիայի տեսության մեջ, այնպես էլ ին ընդհանուր տեսություն Einstein G. p.-ի հարաբերականությունը (GR) համարվում է բնության համընդհանուր հաստատուն, որը չի փոխվում տարածության և ժամանակի մեջ և անկախ ֆիզիկականից: եւ քիմ. միջին և գրավիտացիոն զանգվածների հատկությունները. Կան գրավիտացիայի տեսության տարբերակներ, որոնք կանխատեսում են Gp-ի փոփոխականությունը (օրինակ՝ Դիրակի տեսությունը, ձգողության սկալար-տենզորային տեսությունները)։ Ընդլայնված որոշ մոդելներ գերծանրություն(Հարաբերականության ընդհանուր տեսության քվանտային ընդհանրացում) կանխատեսում են նաև G. p.-ի կախվածությունը փոխազդող զանգվածների միջև հեռավորությունից։ Այնուամենայնիվ, ներկայումս առկա դիտողական տվյալները, ինչպես նաև հատուկ մշակված լաբորատոր փորձերը մեզ դեռ թույլ չեն տալիս հայտնաբերել փոփոխություններ G. p.

Լիտ.:Սագիտով Մ.Ու., Ձգողականության հաստատուն and, M., 1969; Sagitov M. U. et al., New definition of the Cavendish gravitational հաստատուն, DAN SSSR, 1979, vol. 245, p. 567; Միլյուկով Վ.Կ., Արդյո՞ք դա փոխվում է գրավիտացիոն հաստատուն՞, «Բնություն», 1986 թ., թիվ 6, էջ 199։ 96.

Տիեզերքի դիտարկվող էվոլյուցիան գոյություն ունեցող տեսությունների շրջանակներում բացատրելու համար պետք է ենթադրել, որ որոշ հիմնարար հաստատուններ ավելի հաստատուն են, քան մյուսները:

Հիմնական ֆիզիկական հաստատունների շարքում. լույսի արագություն, Պլանկի հաստատունը, էլեկտրոնի լիցքը և զանգվածը - գրավիտացիոն հաստատունը ինչ-որ կերպ առանձնանում է: Նույնիսկ դրա չափման պատմությունը նկարագրված է հանրահայտ Britannica և Larousse հանրագիտարաններում, էլ չեմ խոսում «Ֆիզիկական հանրագիտարանի» մասին, սխալներով։ Դրանցում տեղ գտած համապատասխան հոդվածներից ընթերցողը կիմանա, որ դրա թվային արժեքը առաջին անգամ որոշվել է 1797–1798 թվականներին ճշգրիտ փորձերի ժամանակ հայտնի անգլիացի ֆիզիկոս և քիմիկոս Հենրի Քավենդիշի կողմից (Հենրի Քավենդիշ, 1731–1810), Դևոնշիրի դուքս։ Փաստորեն, Քավենդիշը չափեց միջին խտությունըԵրկիր (նրա տվյալները, ի դեպ, ընդամենը կես տոկոսով են տարբերվում արդյունքներից ժամանակակից հետազոտություն): Ունենալով տեղեկություն Երկրի խտության մասին՝ մենք հեշտությամբ կարող ենք հաշվել նրա զանգվածը, իսկ զանգվածը իմանալով՝ որոշել գրավիտացիոն հաստատունը։

Ինտրիգն այն է, որ Քավենդիշի ժամանակ գրավիտացիոն հաստատուն հասկացությունը դեռ գոյություն չուներ, և ընդունված չէր, որ համընդհանուր ձգողության օրենքը գրվեր մեզ ծանոթ ձևով։ Հիշեցնենք, որ գրավիտացիոն ուժը համամասնական է գրավիտացիոն մարմինների զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական ​​է այս մարմինների միջև հեռավորության քառակուսուն, մինչդեռ համաչափության գործակիցը հենց ձգողականության հաստատունն է։ Նյուտոնի օրենքը գրելու այս ձևը հայտնվում է միայն 19-րդ դարում։ Իսկ առաջին փորձերը, որոնցում չափվել է գրավիտացիոն հաստատունը, արդեն իրականացվել են դարի վերջին՝ 1884թ.

Ինչպես նշում է ռուս գիտության պատմաբան Կոնստանտին Տոմիլինը, գրավիտացիոն հաստատունը տարբերվում է այլ հիմնարար հաստատուններից նաև նրանով, որ որևէ ֆիզիկական մեծության բնական մասշտաբը կապված չէ դրա հետ։ Միաժամանակ լույսի արագությունը որոշում է արագության սահմանային արժեքը, իսկ Պլանկի հաստատունը՝ գործողության նվազագույն փոփոխությունը։

Եվ միայն գրավիտացիոն հաստատունի հետ կապված վարկած է առաջ քաշվել, որ դրա թվային արժեքը ժամանակի ընթացքում կարող է փոխվել։ Այս գաղափարն առաջին անգամ ձևակերպել է 1933 թվականին անգլիացի աստղաֆիզիկոս Էդվարդ Միլնը (Edward Arthur Milne, 1896-1950), իսկ 1937-ին՝ հայտնի անգլիացի տեսական ֆիզիկոս Փոլ Դիրակը (Paul Dirac, 1902-1984), ս.թ. կոչվում է «մեծ թվերի հիպոթեզ», ենթադրում է, որ գրավիտացիոն հաստատունը նվազում է տիեզերական ժամանակի հետ: Դիրակի վարկածը կարևոր տեղ է գրավում քսաներորդ դարի տեսական ֆիզիկայի պատմության մեջ, բայց ոչ քիչ թե շատ վստահելի. փորձարարական ապացույցներնա հայտնի չէ:

Գրավիտացիոն հաստատունի հետ անմիջականորեն կապված է այսպես կոչված «տիեզերական հաստատունը», որն առաջին անգամ հայտնվել է Ալբերտ Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության հավասարումների մեջ։ Այն բանից հետո, երբ պարզեց, որ այս հավասարումները նկարագրում են կա՛մ ընդարձակվող, կա՛մ կծկվող տիեզերքը, Էյնշտեյնը արհեստականորեն ավելացրեց «տիեզերագիտական ​​տերմին» հավասարումների մեջ, որն ապահովում էր անշարժ լուծումների գոյությունը: Նրա ֆիզիկական նշանակությունը կրճատվել է մի ուժի գոյության վրա, որը փոխհատուցում է համընդհանուր ձգողության ուժերը և դրսևորվում է միայն շատ մեծ մասշտաբներով: Անշարժ տիեզերքի մոդելի ձախողումը Էյնշտեյնի համար ակնհայտ դարձավ ամերիկացի աստղագետ Էդվին Հաբլի (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) և սովետական ​​մաթեմատիկոս Ալեքսանդր Ֆրիդմանի աշխատությունների հրապարակումից հետո, ով ապացուցեց այլ մոդելի վավերականությունը, ըստ որի Տիեզերքը ընդլայնվում է ժամանակի ընթացքում։ 1931 թվականին Էյնշտեյնը հրաժարվեց տիեզերական հաստատունից՝ մասնավոր կերպով այն անվանելով «իր կյանքի ամենամեծ սխալը»։

Պատմությունը, սակայն, այսքանով չավարտվեց. Այն բանից հետո, երբ հաստատվեց, որ Տիեզերքի ընդլայնումն արագանում է վերջին հինգ միլիարդ տարիների ընթացքում, հակագրավիտացիայի գոյության հարցը կրկին արդիական դարձավ. դրա հետ մեկտեղ տիեզերագիտությունը վերադարձավ տիեզերագիտություն։ Միևնույն ժամանակ, ժամանակակից տիեզերաբանները հակագրավիտացիան կապում են Տիեզերքում այսպես կոչված «մութ էներգիայի» առկայության հետ։

Ե՛վ գրավիտացիոն հաստատունը, և՛ տիեզերական հաստատունը, և՛ «մութ էներգիան» ակտիվ քննարկման առարկա էին Լոնդոնի կայսերական քոլեջում վերջերս կայացած կոնֆերանսում՝ նվիրված տիեզերագիտության ստանդարտ մոդելի չլուծված խնդիրներին: Ամենաարմատական ​​վարկածներից մեկը ձևակերպվել է Սթորս նահանգի Կոնեկտիկուտի համալսարանի մասնիկների ֆիզիկոս Ֆիլիպ Մանհեյմի զեկույցում: Փաստորեն, Մանհեյմն առաջարկեց գրավիտացիոն հաստատունը զրկել համընդհանուր հաստատունի կարգավիճակից։ Նրա վարկածի համաձայն՝ գրավիտացիոն հաստատունի «աղյուսակի արժեքը» որոշվում է Երկրի վրա տեղակայված լաբորատորիայում, և այն կարող է օգտագործվել միայն արեգակնային համակարգում։ Տիեզերական մասշտաբով գրավիտացիոն հաստատունն ունի տարբեր, շատ ավելի փոքր թվային արժեք, որը կարելի է հաշվարկել տարրական մասնիկների ֆիզիկայի մեթոդներով։

Գործընկերներին ներկայացնելով իր վարկածը՝ Մանհեյմը, առաջին հերթին, ձգտել է մոտեցնել «տիեզերագիտական ​​հաստատունի խնդրի» լուծումը, որը շատ արդիական է տիեզերագիտության համար։ Այս խնդրի էությունը հետեւյալն է. Համաձայն ժամանակակից հասկացությունների՝ տիեզերական հաստատունը բնութագրում է Տիեզերքի ընդլայնման արագությունը։ Նրա թվային արժեքը՝ տեսականորեն հայտնաբերված քվանտային մեթոդներով դաշտի տեսություն, 10 120 անգամ ավելի, քան ստացվել է դիտարկումներից։ Տիեզերական հաստատունի տեսական արժեքն այնքան մեծ է, որ Տիեզերքի ընդլայնման համապատասխան արագությամբ աստղերն ու գալակտիկաները պարզապես ժամանակ չէին ունենա ձևավորվելու:

Մանհայմը երկու տարբեր գրավիտացիոն հաստատունների գոյության մասին իր վարկածը հիմնավորում է հետևյալ կերպ. Ըստ նրա՝ իրականում որոշվում է ոչ թե տիեզերական հաստատունը, այլ տիեզերական հաստատունի և գրավիտացիոն հաստատունի արտադրյալին համաչափ մի մեծություն։ Ենթադրենք, որ միջգալակտիկական մասշտաբների վրա գրավիտացիոն հաստատունը շատ փոքր է, մինչդեռ տիեզերագիտական ​​հաստատունի արժեքը համապատասխանում է հաշվարկվածին և շատ մեծ է։ Այս դեպքում երկու հաստատունների արտադրյալը կարող է լինել փոքր արժեք, որը չի հակասում դիտարկումներին: «Միգուցե ժամանակն է դադարեցնել տիեզերական հաստատունը որպես փոքր վերաբերվել», - ասում է Մանհեյմը, «պարզապես ընդունեք, որ այն մեծ է և գնա այնտեղից»: Այս դեպքում լուծվում է «տիեզերական հաստատունի խնդիրը»։

Մանհեյմի լուծումը պարզ է թվում, բայց դրա համար վճարվելիք գինը շատ բարձր է: Ինչպես նշում է Զեյա Մերալին 2007 թվականի ապրիլի 28-ին New Scientist-ի կողմից հրապարակված «Երկու հաստատուններն ավելի լավն են, քան մեկը» գրքում, գրավիտացիոն հաստատունի համար երկու տարբեր թվային արժեքներ ներմուծելով, Մանհեյմը պետք է անխուսափելիորեն հրաժարվի Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության հավասարումներից: Բացի այդ, Մանհեյմի հիպոթեզը ավելորդ է դարձնում «մութ էներգիա» հասկացությունը, որն ընդունվել է տիեզերագետների մեծ մասի կողմից, քանի որ գրավիտացիոն հաստատունի փոքր արժեքը տիեզերական մասշտաբների վրա ինքնին համարժեք է հակագրավիտացիայի գոյության ենթադրությանը:

Քեյթ Հորնը Բրիտանական Սբ. Էնդրյուն (Սենտ Էնդրյուի համալսարան) ողջունում է Մանհեյմի վարկածը, քանի որ այն օգտագործում է ֆիզիկայի հիմնարար սկզբունքները տարրական մասնիկներ«Նա շատ էլեգանտ է, և շատ լավ կլինի, եթե պարզվի, որ նա ճիշտ է»: Ըստ Հորնի, այս դեպքում մենք կարող ենք միավորել մասնիկների ֆիզիկան և ձգողականության տեսությունը մեկ շատ գրավիչ տեսության մեջ:

Բայց ոչ բոլորն են համաձայն նրա հետ: New Scientist-ը նաև մեջբերում է տիեզերաբան Թոմ Շենքսի կարծիքը, որ որոշ երևույթներ շատ լավ տեղավորվում են. ստանդարտ մոդելՕրինակ, տիեզերական միկրոալիքային ֆոնի վերջին չափումները և երկուական պուլսարների շարժումը դժվար թե այդքան հեշտությամբ բացատրվեն Մանհեյմի տեսության մեջ:

Ինքը՝ Մանհեյմը, չի հերքում իր հիպոթեզների առջև ծառացած խնդիրները՝ միաժամանակ նշելով, որ դրանք շատ ավելի քիչ կարևոր է համարում ստանդարտ տիեզերագիտական ​​մոդելի դժվարությունների համեմատ. 120 մագնիտուդի հրաման»։

Նշենք, որ Մանհայմը գտել էր որոշակի թվով համախոհներ, ովքեր աջակցում էին իրեն՝ վատագույնը բացառելու համար։ Ամենավատը՝ նրանք վերագրեցին 2006 թվականին Փոլ Սթայնհարդի (Փոլ Սթայնհարդ)՝ Փրինսթոնի համալսարանից (Փրինսթոնի համալսարան) և Նիլ Տյուրոկի (Նիլ Թյուրոկ) Քեմբրիջից (Քեմբրիջի համալսարան) առաջ քաշած վարկածը, ըստ որի՝ Տիեզերքը պարբերաբար ծնվում և անհետանում է։ , և ցիկլերից յուրաքանչյուրում (տրիլիոն տարի տևողությամբ) ունենում է իր սեփական Մեծ պայթյունը, և միևնույն ժամանակ յուրաքանչյուր ցիկլում տիեզերական հաստատունի թվային արժեքը ավելի քիչ է, քան նախորդում։ Դիտարկումներում գրանցված տիեզերական հաստատունի չափազանց աննշան արժեքը նշանակում է, որ մեր Տիեզերքը շատ հեռավոր օղակ է առաջացող և անհետացող աշխարհների շատ երկար շղթայի մեջ…

Համաչափության G գործակիցը Նյուտոնի ձգողության օրենքը արտահայտող բանաձևում F=G մմ / r2, որտեղ Ֆ- ձգողականության ուժ, Մ և մ- ձգվող մարմինների զանգվածներ, r- մարմինների միջև հեռավորությունը. G. p .-ի այլ նշանակումներ՝ γ կամ զ(ավելի քիչ հաճախ k2): G. p.-ի թվային արժեքը կախված է երկարության, զանգվածի և ուժի միավորների համակարգի ընտրությունից։ Միավորների CGS համակարգում (տես միավորների CGS համակարգ)

Գ= (6.673 ± 0.003)․10 -8 օրեր․սմ 2․g -2

կամ սմ 3․g --1․վրկ -2, Միավորների միջազգային համակարգում (տե՛ս Միջազգային համակարգմիավոր)

Գ= (6,673 ± 0,003)․10 -11․ n․մ 2․կգ --2

կամ մ 3․կգ -1․վրկ -2. G. p.-ի առավել ճշգրիտ արժեքը ստացվում է լաբորատոր չափումներձգող ուժեր երկու հայտնի զանգվածների միջև՝ օգտագործելով ոլորման հավասարակշռությունը (Տես ոլորման հավասարակշռություն):

Ուղեծրերը հաշվարկելիս երկնային մարմիններ(օրինակ, արբանյակներ) Երկրի նկատմամբ օգտագործվում է երկրակենտրոն G. p. - G. p.-ի արտադրյալը Երկրի զանգվածով (ներառյալ նրա մթնոլորտը).

Գ.Է.= (3,98603 ± 0,00003)․10 14 ․ մ 3․վրկ -2.

Արեգակի նկատմամբ երկնային մարմինների ուղեծրերը հաշվարկելիս օգտագործվում է հելիոկենտրոն G. p. - G. p.-ի արտադրյալը Արեգակի զանգվածով.

ԳՍ ս = 1,32718․10 20 ․ մ 3․վրկ -2.

Այս արժեքները Գ.Է.և ԳՍ սհամապատասխանում են հիմնարար աստղագիտական ​​հաստատունների համակարգին, որն ընդունվել է 1964 թվականին Միջազգային աստղագիտական ​​միության համագումարում։

Յու.Ա.Ռյաբով.

• - ֆիզիկական արժեք, որը բնութագրում է մարմնի սուրբ կղզիները որպես գրավիտացիայի աղբյուր. հավասար է իներցիոն զանգվածին։ ...

  Ֆիզիկական հանրագիտարան

• - ժամանակի ընթացքում ավելանալ շեղումները տես. տարածության մեջ in-va շարժման խտության և արագության արժեքները: PR-ve ծանրության ազդեցության տակ ...

  Ֆիզիկական հանրագիտարան

• - նյութի խտության և արագության շեղումների աճը սկզբնական գրեթե միատարր միջավայրում գրավիտացիոն ուժերի ազդեցության տակ: Գրավիտացիոն անկայունության արդյունքում առաջանում են նյութի կուտակումներ...

  Աստղագիտական ​​բառարան

• - մեծ զանգվածի մարմին, որի ազդեցությունը լույսի շարժման վրա նման է սովորական ոսպնյակի գործողությանը, որը բեկում է ճառագայթները՝ միջավայրի օպտիկական հատկությունների փոփոխության պատճառով…

  Լեմի աշխարհ՝ բառարան և ուղեցույց

• - ստորգետնյա ջրեր, կարող է շարժվել ծակոտիների, ճաքերի և այլ դատարկությունների միջով ժայռերձգողականության ազդեցության տակ...

  Երկրաբանական տերմինների բառարան

• - անվճար ջուր. Այն շարժվում է գրավիտացիայի ազդեցության տակ, դրանում գործում է հիդրոդինամիկ ճնշում ...

  Հիդրոերկրաբանության և ինժեներական երկրաբանության բառարան

• - Խոնավությունը ազատ է, շարժվող կամ կարող է շարժվել գետնի մեջ կամ գետնի մեջ՝ ձգողականության ազդեցության տակ...

  Բառարանհողագիտության մեջ

• - ձգողականության հաստատուն, - տիեզերք. ֆիզիկական հաստատուն G, ներառված է f-lu-ում, արտահայտելով Նյուտոնի ձգողության օրենքը՝ G = * 10-11N * m2 / kg2 ...

  Մեծ հանրագիտարանային պոլիտեխնիկական բառարան

• - տեղային տարանջատում ձուլակտորի բարձրության երկայնքով, կապված պինդ և հեղուկ փուլերի խտության տարբերության հետ, ինչպես նաև հեղուկ փուլերի, որոնք չեն խառնվում բյուրեղացման ժամանակ ...
• - լիսեռ վառարան, որի մեջ ջեռուցվող նյութը ձգողականության ազդեցության տակ շարժվում է վերևից ներքև, իսկ գազային հովացուցիչը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ ...

  Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան

• - համ. ծանրության անոմալիա տերմինը...

  Երկրաբանական հանրագիտարան

• - տես Արվեստ. Անվճար ջուր....

  Երկրաբանական հանրագիտարան

• - զանգված, ծանր զանգված, ֆիզիկական քանակությունբնութագրելով մարմնի հատկությունները որպես գրավիտացիայի աղբյուր. թվայինորեն հավասար է իներցիոն զանգվածին։ Տես զանգվածային...
• - նույնը, ինչ սանրվածքը ...

  Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

• - ծանր զանգված, ֆիզիկական մեծություն, որը բնութագրում է մարմնի հատկությունները որպես գրավիտացիայի աղբյուր. թվայինորեն հավասար է իներցիոն զանգվածին։ Տես զանգվածային...

  Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

• - Համաչափության G գործակիցը Նյուտոնի ձգողության օրենքը արտահայտող բանաձևում F = G mM / r2, որտեղ F-ը ձգողականության ուժն է, M և m-ը ձգվող մարմինների զանգվածներն են, r-ը մարմինների միջև հեռավորությունն է ...

  Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

«գրավիտացիոն հաստատուն» գրքերում