Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Выяснив, что приливы, вызываемые Луной, примерно в два раза выше, чем вызываемые Солнцем, Ньютон заключил, что средняя плотность Луны примерно в два раза превышает солнечную. Он размышлял так: приливная сила, исходящая от тела, зависит от его массы. Кроме того, приливные силы связаны с разницей в гравитации, а потому изменяются в соответствии не с законом обратных квадратов, а с законом обратных кубов. Соответственно, приливная сила, исходящая от массы m на расстоянии r , равна ~ m / r 3. Но m ~ ρ d 3, где ρ — это средняя плотность, а d — диаметр. Он, в свою очередь, определяется как r θ, где θ — это угол, стягиваемый телом в небе. Если собрать всё это воедино, получается, что приливная сила ~ρθ 3. Но по какому-то космическому совпадению угловой размер Солнца и Луны практически одинаков (вот почему Луна может полностью закрыть Солнце во время полного затмения). Соответственно, приливная сила, исходящая от Луны и Солнца, пропорциональна их плотности . Это неожиданный результат. Поскольку Луна вызывает в два раза более сильные приливы, чем Солнце, её плотность также должна быть в два раза больше.

Плоскость лунной орбиты наклонена к экватору Земли, а наклон к экваториальной плоскости составляет от 18,28 до 28,58 градуса.

Если быть точным, самые высокие боры возникают в течение от одного до трёх дней после новолуния и полнолуния.

Pekeris C. L. Note on Tides in Wells // Travaux de l’Association Internationale de Géodésie. — Paris, 1940. — Vol. 16.

В 1905 году Альберт Эйнштейн открыл, что масса представляет собой всего лишь компактную форму энергии (его формула E = mc 2описывает эту взаимосвязь, а c в ней обозначает скорость света). Согласно закону сохранения энергии её невозможно создать или уничтожить, можно лишь перевести из одной формы в другую. Это означает, что кинетическая энергия (энергия движения) сталкивающихся субатомных частиц может быть конвертирована в массу-энергию новых частиц. Именно на этом принципе построена работа ускорителей частиц, таких как БАК в ЦЕРНе.

Технически энергия протонов составляет семь тераэлектронвольт (ТэВ), соответственно общая энергия столкновения равна 14 ТэВ. Двигаясь со скоростью, составляющей 99,9999991% скорости света, они облетают кольцо БАК 11 000 раз за секунду. Их фактор Лоренца (γ) равен 7500, и это означает, что они в 7500 раз более массивны, чем протоны в состоянии покоя. Подобное объясняется специальной теорией относительности Эйнштейна, которая гласит, что масса тел увеличивается, а инерция уменьшается при приближении к световой скорости, и поэтому они не могут её достичь (см. главу 5). Хотя разница между скоростью протонов в БАК и скоростью света составляет всего три метра в секунду (это средняя скорость бегуна), для того чтобы её увеличить, потребуется бесконечное количество энергии.

Каждая субатомная частица имеет партнёра из антиматерии, обладающего противоположными свойствами, такими как электрический заряд и квантовый спин. Античастицей отрицательно заряженного электрона является положительно заряженный позитрон.

Arnaudon L. et al. Effects of terrestrial tides on the LEP beam energy. — CERN SL/94-07 (BI). — 1994 ( https://jwenning.web.cern.ch/jwenning/documents/EnergyCal/tide_slrep.pdf).

Для того чтобы тело массой m продолжало двигаться по кругу радиусом r на скорости v , требуется центростремительная сила F = mv 2/ r (см. главу 1). Если увеличить радиус, то сила F , испускаемая магнитами БЭПК и являющаяся постоянной, окажется слишком большой, чтобы поддерживать круговое движение частиц, если только v 2, связанная с энергией частиц, тоже не увеличится. С другой стороны, при уменьшении радиуса сила F окажется слишком малой для поддержания движения частиц, если их энергия не снизится.

Воздействие приливной силы, генерируемой ускорителем ЦЕРН, — не единственное, которое наблюдали физики в этой лаборатории. Каждый день в определённое время им приходилось корректировать энергию потоков частиц, и лишь через много месяцев они смогли определить почему. Удивительно, но виновником оказался скоростной поезд Женева — Париж. Проезжая неподалёку от БЭПК, он генерировал большой объём электрической энергии, которая и сбивала потоки частиц.

Согласно той же логике значение приливных сил, воздействию которых подвергается Средиземное море, составляет меньше половины от значения приливных сил в Атлантическом океане, так как глубина Средиземного моря в среднем в два раза меньше, чем в Атлантике.