Гравитациялык талаалар жөнүндө материал
Тартылуу талаасы физикадагы фундаменталдык түшүнүк болуп саналат, ал бизге объектилердин тартылуу күчү аркылуу бири-бири менен кандайча өз ара аракеттенишерин түшүнүүгө жардам берет. Тартылуу күчү электромагнетизм, күчтүү ядролук күч жана алсыз ядролук күч менен бирге ааламдагы төрт фундаменталдык күчтүн бири. Бул массасы бар эки объектинин ортосунда пайда болгон тартылуу күчү. Бул макалада тартылуу талаасынын теориялык негиздеринен тартып практикалык колдонмолорго чейинки ар кандай аспектилери каралат.
Тартылуу күчү түшүнүгүнө киришүү
Тартылуу күчү ааламдагы эң кеңири таралган күч болуп саналат жана массасы бар ар бир объект массасы бар башка объекттерди өзүнө тартат. Бул түшүнүктү алгач сэр Исаак Ньютон 17-кылымда өзүнүн Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы менен жайылткан. Ньютон каалаган эки объект бири-бирине алардын массаларына түз пропорционалдуу жана алардын ортосундагы аралыктын квадратына тескери пропорционалдуу күч менен тартылат деп формулалаган.
Ньютондун бүткүл дүйнөлүк тартылуу күчү мыйзамынын теңдемеси:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
Кайда:
– \( F \) эки нерсенин ортосундагы тартылуу күчү,
– \( G \) – бул универсалдуу гравитациялык туруктуу (\( 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{m}^3 \text{kg}^{-1} \text{s}^{-2} \)),
– \( m_1 \) жана \( m_2 \) эки нерсенин массалары,
– \( r \) – эки нерсенин масса борборлорунун ортосундагы аралык.
Гравитациялык талаа
Гравитациялык талаа деп массанын айланасындагы аймакты айтабыз, анда ал объектинин тартылуу күчү башка объектилерге таасир этиши мүмкүн. Бул массасы бар ар бир объект өзүнүн айланасында ошол талаанын ичиндеги башка объектилер сезе турган гравитациялык талааны түзөт дегенди билдирет.
Гравитациялык талаанын күчү
Чекиттеги тартылуу күчү талаасынын күчү талааны түзгөн нерсенин массасына жана нерсенин массасынын борборунан алыстыгына жараша болот. Чекиттеги тартылуу күчүн (g) төмөнкү теңдеменин жардамы менен эсептесе болот:
\[g = G \frac{M}{r^2} \]
Кайда:
– \( M \) – гравитациялык талааны түзгөн объекттин массасы,
– \( r \) – нерсенин масса борборунан каралып жаткан чекитке чейинки аралык.
Бул талаанын күчү - бул талаанын ичиндеги ар кандай объекттин ылдамдануусу. Жер бетинде гравитациялык талаанын күчү \(g \) болжол менен \(9.81 \, \text{m/s}^2 \) түзөт.
Гравитациялык талаа сызыктары
Тартылуу талаасын анын багытын жана күчүн сүрөттөгөн талаа сызыктары аркылуу көрсөтүүгө болот. Бул сызыктар ар дайым талааны түзгөн объектинин масса борборуна багытталат жана алар канчалык жакын болсо, ошол аймактагы тартылуу талаасы ошончолук күчтүү болот.
Суперпозиция принциби
Гравитациялык талаа суперпозиция принцибине баш иет, анда гравитациялык талаанын бирден ашык булагы болсо, бир чекиттеги жалпы талаа ошол чекиттеги бардык жеке гравитациялык талаалардын вектордук суммасы болуп саналат деп айтылат. Бул принцип Жердин бирдей эмес массасынан улам пайда болгон Жер бетиндеги гравитация же бир нече планеталардын же жылдыздардын гравитациялык күчтөрү бири-бири менен өз ара аракеттенген космостогу гравитация сыяктуу татаалыраак гравитациялык талааларды талдоодо абдан маанилүү.
Жалпы салыштырмалуулук теориясы боюнча гравитациялык талаа
Ньютон тартылуу күчүн түшүнүү үчүн бекем пайдубал түзгөнү менен, 20-кылымдын башында Альберт Эйнштейн тарабынан сунушталган жалпы салыштырмалуулук теориясы толук көрүнүштү берген. Жалпы салыштырмалуулук теориясына ылайык, тартылуу күчү жөн гана тартылуу күчү эмес, ошондой эле масса жана энергиядан улам пайда болгон мейкиндик-убакыттын ийри сызыгы.
Жалпы салыштырмалуулук теориясынын өзөгүн түзгөн Эйнштейндин талаа теңдемелери төмөнкүлөр:
\[ R_{\mu\nu} – \frac{1}{2} g_{\mu\nu} R + g_{\mu\nu} \Lambda = \frac{8 \pi G}{c^4} T_{\mu\nu} \]
Кайда:
– \( R_{\mu\nu} \) Риччи тензору болуп саналат,
– \( g_{\mu\nu} \) – мейкиндик-убакыттын ийрилигин сүрөттөгөн метрикалык тензор,
– \( R \) Риччи скаляры болуп саналат,
– \( \Ламбда \) – космологиялык туруктуу,
– \( T_{\mu\nu} \) энергия импульсунун тензору,
– \( c \) – жарыктын ылдамдыгы.
Эйнштейн массивдүү объектилер мейкиндик-убакыттын ийри сызыгын пайда кыларын, ал эми башка объектилер тартылуу күчүнүн таасирин сезерин, анткени алар ушул ийри мейкиндик-убакыт ичинде геодезия боюнча кыймылдашат экенин көрсөттү.
Гравитациялык талаанын колдонулушу
Гравитациялык талаалар ар кандай жаратылыш кубулуштарында жана техникалык колдонмолордо маанилүү ролду ойнойт .
Планеталык жана спутниктик орбиталдарды
Гравитациялык талаалардын эң айкын колдонулуштарынын бири - планеталардын жана спутниктердин орбиталарын түшүнүү. Кеплердин планеталардын кыймылынын мыйзамдары, алгач Иоганн Кеплер тарабынан иштелип чыгып, кийинчерээк Ньютон тарабынан түшүндүрүлүп, планеталардын күндүн гравитациялык талаасынын таасиринен улам күндүн айланасында эллиптикалык орбиталарда кантип кыймылдаарын көрсөтөт.
Жасалма спутниктер өздөрүнүн орбиталарын сактоо үчүн тартылуу күчүн да колдонушат. Жердин тартылуу талаасын кылдат эсептөө бизге байланыш, Жерди байкоо, навигация жана башка көптөгөн максаттар үчүн спутниктерди каалаган орбиталарга жайгаштырууга мүмкүндүк берет.
Гравитациялык телескоп
Тартылуу күчүн табигый "телескоп" катары да колдонсо болот. Гравитациялык линзалоо деп аталган кубулуш галактика же супернова сыяктуу өтө алыскы объектиден келген жарык башка галактика же кара тешик сыяктуу массивдүү объектинин тартылуу талаасы менен Жердеги байкоочунун ортосундагы ийилгенде пайда болот. Гравитациялык линзалоо астрономдорго кадимки телескоптор менен көрүнбөгөн өтө алыс же өтө күңүрт объектилерди байкоого мүмкүндүк берет.
Геофизика
Жердин гравитациялык талаасын изилдөө геофизикада Жердин ички түзүлүшүн жана курамын түшүнүү үчүн да маанилүү. Жердин гравитациялык талаасындагы өзгөрүүлөр Жердин ичиндеги массанын бөлүштүрүлүшү, мисалы, деңиз тоолорунун, минералдык кендерин жана жанар тоолордун активдүүлүгү жөнүндө маалыматты ачып бере алат.
Спутниктик навигация
Глобалдык позициялоо системасы (GPS) дагы гравитациялык талаага таянат. GPS спутниктери Жердин орбитасына айланып, сигналдын берилиши жана кабыл алынышы убактысына негизделген жайгашкан жер жөнүндө маалымат берет. Жайгаштыруу тактыгын камсыз кылуу үчүн Жердин гравитациялык талаасынын бул спутниктерге тийгизген таасирин эске алуу керек.
Корутунду
Тартылуу күчү физика жана астрономиядагы фундаменталдык түшүнүк. Ал бизге объектилердин тартылуу күчү аркылуу кандайча өз ара аракеттенишерин түшүнүүгө жардам берет, адамдар сыяктуу кичинекей объектилерден баштап галактикалар сыяктуу ааламдагы эң чоң түзүлүштөргө чейин. Тартылуу күчүн түшүнүү бизге кеңири жаратылыш кубулуштарын түшүндүрүүгө жана күнүмдүк жашообузда маанилүү ролду ойногон өнүккөн технологияларды иштеп чыгууга мүмкүндүк берет. Ньютондун мыйзамдарынан Эйнштейндин жалпы салыштырмалуулук теориясына чейин, тартылуу күчүн изилдөө ааламыбыз жөнүндө жаңы түшүнүктөрдү берип, алдыга жылууну улантууда.
