Гравитационная аномалия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Гравитационные аномалии земли (по данным NASA GRACE — Gravity Recovery And Climate Change.)

«Грави́тационная анома́лия» («ГА») — общий термин, который применяется в случаях, когда наблюдаются необычные показатели гравитационного поля или гравитационные характеристики объекта. Термин используется также в случаях, когда математическая модель гравитационной теории противоречит другой теории или физической природе гравитационного взаимодействия[1].

Космология[править | править исходный текст]

В космологии необычные скопления массы вещества, которые проявляют себя в виде гравитационных линз и аномального распределения скоростей объектов в их окрестности. В таких случаях, как в случае «Великого аттрактора», наблюдаются оба эти явления. Также, обычно термин ГА используется в связи со скоплениями тёмного вещества или скрытой массы Вселенной[2].

Геофизика[править | править исходный текст]

В применении к формам и гравитационным свойствам небесных тел, гравитационные аномалии обычно выражаются в виде изменения ускорения свободного падения в их окрестности, что может свидетельствовать о наличии полезных ископаемых с бо́льшим значением плотности или, наоборот, о наличии больших пустот в породах. Одним из проявлений аномалии является изменение скорости хода маятниковых часов. В случаях, ассоциированных с залежами руды, часто наблюдаются также геомагнитные аномалии, которые связывают с различными явлениями в атмосфере Земли и в ионосфере. В отличие от таких массивных небесных тел, как Земля, более легкие небесные тела обладают бо́льшими относительными значениями гравитационных аномалий, что не позволяет описывать их гравитационный потенциал гармоническими функциями. В случае Земли гравитационный потенциал поверхности, или геоид, описывается именно на основании математических теорий с использованием гармонических функций[3]. Гравитационные аномалии Луны имеют собственное название — масконы.

С началом эры космических полётов изучение геопотенциала Земли осуществляется в основном с помощью изучения изменения положения искусственных спутников Земли, которые оборудованы акселерометрами. Предполагается, что появление гравитационных аномалий можно также связать с возникновением опасности землетрясений и извержений вулканов (см. GOCE)[4].

Теоретическая физика[править | править исходный текст]

Аномалии в четырёхмерном пространстве-времени в виде диаграммы Фейнмана.

Кроме гравитационных аномалий в квантовой теории поля, к потенциально возможным явлениям следует также отнести антигравитационные свойства антивещества, которые по состоянию на 2009 год не подтверждены и остаются гипотетическими[5].

Квантовая физика[править | править исходный текст]

В теоретической физике термин гравитационная аномалия является примером измерительной аномалии в квантовой механике в виде диаграммы Фейнмана с одной петлёй, которая выражает симметрию измерений в квантовой теории поля и определяет ковариантность теории с общей теорией относительности. Прилагательное «Гравитационная» получается из симметрии гравитационной теории, а именно из принципа эквивалентности различных взаимодействий в физике. Также применяется термин «Диффеоморфной аномалии».

Общая ковариантность является основой общей теории относительности или современной теории гравитации. Более того, необходимость принципа общей ковариантности вытекает из необходимости приведения в соответствие квантовой теории гравитации — для исключения невозможных (нефизических) степеней свободы с отрицательной нормой, а именно с поляризацией гравитонов вдоль размерности времени. Аномалия обычно проявляется в виде диаграммы Фейнмана с хиральным фермионом, который перемещается по петле с N внешних гравитонов, присоединённых к петле диаграммы, где N=1+D/2 и D — размерность пространства-времени. Аномалии проявляются только при чётных размерностях пространства. Однако, аномалии могут также возникнуть в пространстве нечётной размерности на многообразиях, которые включают в себя границу множества[6].

См. также[править | править исходный текст]

Скрытая масса
Курская магнитная аномалия
Маскон

Примечания[править | править исходный текст]

  1. В отличие от английского, в русском языке не существует различных терминов для гравитационной аномалии в квантовой физике (англ. Gravitational anomaly) и для аномалии гравитации в астрономии и геофизике (англ. Gravity anomaly).
  2. Рябов В. А., Царёв В. А., Цховребов А. М. Поиски частиц тёмной материи. УФН 178 (2008) с.1129.
  3. В.Л.Пантелеев. "Теория фигуры Земли" (курс лекций)
  4. GOCE — домашняя страница проекта на сайте ЕКА
  5. Много холодного антиводорода в ЦЕРНе — научно-популярная статья из журнала Scientific.ru.
  6. Alvarez-Gaume, Luis; Edward Witten (1984). «Gravitational Anomalies». Nucl. Phys. B 234: 269. DOI:10.1016/0550-3213(84)90066-X.