= 77761/(299792 - 77761) = 0.35.
Однако, при этом соотношение R/M = 6.435. Неравенство полученного соотношения величине 6.6 можно объяснить не достаточной выбранной точностью расчета.
Также определены радиусы нейтронной звезды для масс: 1, 1.1, 1.2, 1.4 масс Солнца, обеспечивающие красное смещение Z = 0.35, соответственно - 6.425, 7.071, 7.718, 9.012 км.
Что касается квазаров, то для них не известны ни масса, ни радиус. Впервые квазары обнаружили в 1960 г. как радиоисточники, совпадающие в оптическом диапазоне со слабыми звездообразными объектами. В 1963 г. М. Шмидт (США) доказал, что линии в их спектрах сильно смещены в красную сторону. Принимая, что это красное смещение вызвано эффектом Доплера, возникшего в результате удаления квазаров, до них определили расстояние по закону Хаббла. В 2000 году были определена галактика с красным смещением Z около 6.5.
Обнаружено уже более 5000 квазаров. Ближайший из них и наиболее яркий (3С 273) имеет блеск около 13m и красное смещение Z = 0.158 (что соответствует расстоянию около 2 млрд. световых лет). Самые далекие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость нормальных галактик, видны на расстоянии более 10 млрд. св. лет. Изучая ближайшие квазары, удалось определить, что они располагаются в ядрах крупных галактик; вероятно, это характерно и для остальных квазаров. Нерегулярная переменность блеска квазаров указывает, что область генерации их излучения имеет малый размер, сравнимый с размером Солнечной системы.
Относительно массы квазара известна информация [31], в которой В. Гинзбург и Л. Озерной подсчитали, что ветер от миллиардов звезд способен слепить в центре галактики некое магнитоплазменное тело, масса которого достигнет сотен миллионов солнц.
Таким образом, в качестве исходных данных для расчета приращений скорости в гравитационном поле квазара имеем массу, которая «достигнет сотен миллионов солнц» и красное смещение, величины которого от 0.158 до 6.5.
Расчет производим по алгоритму, который использовали для нейтронной звезды.
При этом задаем какое-то значение массы квазара, например 10 млн. масс Солнца, и подбираем его радиус, при котором получаем заданное красное смешение.
Получены следующие результаты:
При массе квазара равной 10 млн. масс Солнца, получаем его радиус, равный 42.19 радиусов Солнца и км/с (скорость света уменьшилась на 239921 км/с), при этом красное смещение Z = 4.0073. Так как для наблюдателя на Земле скорость света, приходящего от квазара (аналогично как с нейтронной звездой), будет меньше на величину замедления ее гравитацией квазара, т.е. равна разности (299792 - 239921), то красное смещение определяем как = 239921 / (299792 - 239921) = 4.0073. При этом соотношение R/M = 29.32.
Расчетные эксперименты, результаты которых хорошо совпадают с опытными данными, показывают, что красное смещение в спектрах излучений удаленных объектов Вселенной характеризует степень уменьшения скорости света гравитацией этих объектов, которое сопровождается уменьшением частоты и увеличением длины волны излучения объектов.
Исследования, приведенные выше позволяют найти объяснение аномальному красному смещению из наблюдений Хельтона Арпа [32] (с позиций ОТО объяснения не найдены), - «который сообщает, что нашел Объект с большим красным смещением в непосредственной близости от другого, имеющего малое красное смещение». Согласно стандартной теории расширяющейся Вселенной, Объект с малым красным смещением должен быть относительно ближе к нам, а Объект с большим красным смещением дальше. Таким образом, два объекта, находящиеся близко к друг к другу, должны иметь примерно одинаковые красные смещения.
Арп приводит следующий пример: Спиральная Галактика NGC7603 связана с соседней галактикой при помощи светящегося моста, и, тем не менее, соседняя галактика имеет красное смещение на 8000 км/с больше, чем спиральная галактика. Если судить по разнице их красных смещений, галактики должны быть в значительных расстояниях друг от друга, определенно, соседняя галактика должна находиться на 478 миллионов световых лет дальше - уже странно, ведь две галактики достаточно близки для физического контакта. Сравнения ради, наша Галактика отстоит от ближайшей «соседки», галактики Андромеды М31 (NGC224), всего на 2,9 миллиона световых лет.
Вот еще одно «спорное» открытие Арпа: квазар Makarian 205, вблизи спиральной галактики NGC4319 визуально связан с галактикой посредством светящегося моста. Галактика имеет красное смещение 1700 км/с, соответствующее расстоянию около 107 миллионов световых лет. Квазар имеет красное смещение 21000 км/с, которое должно означать, что он находится на расстоянии 1,24 миллиарда световых лет. Но Арп предположил, что объекты определенно связаны. (For example, the disturbed galaxy NGC4319 and the nearby quasar Makarian 205 have very different redshifts (cz = 1,700 and 21,000 respectively), get anyone can see from the photographs that they are connected. Thus the quasar is close to the galaxy in space, not at its redshift distance according to the Hubble law. Despite much criticism, this result, which plainly contradicts conventional assumptions, has been confirmed by several independent lines of evidence».
В обоих случаях красное смещение в спектрах излучений Объектов характеризует лишь величину уменьшения скорости света от них. Т.е. скорость света, приходящего к наблюдателю на Земле от спиральной галактики NGC7603, на 8000 км/с меньше, чем скорость света приходящего от соседней с ней галактики, а скорость света от квазара Makarian 205 составляет 279000 км/с, тогда как скорость света от спиральной галактики NGC4319 составляет 298300 км/с. При этом без дополнительных исследований ясно, что Спиральная Галактика NGC7603 связана с соседней галактикой при помощи светящегося моста, и они находятся в непосредственной близости друг от друга, а квазар Makarian 205 находится в непосредственной близости от спиральной галактики NGC4319.
Таким образом, гравитационное красное смещение спектральных линий характерно для всех гравитирующиих объектов - чем больше масса объекта и меньше при этом его размеры, тем больше смещение, то гравитационное красное смещение является всего лишь характеристикой параметров гравитирующего объекта и никак не характеристикой скорости удаления объектов от наблюдателя (кроме случаев движения объектов по орбитам, когда проявляется эффект Доплера - здесь может наблюдаться как красное смещение, так и фиолетовое, т.е. гравитационное красное смещение может или усиливаться или ослабляться). Т.е. гравитационное и космологическое красное смещение это одно и то же.
С учетом вышесказанного имеет смысл рассмотреть изменение хода времени в условиях разного гравитационного потенциала.
Рассмотрим, например спутник системы ГЛОНАСС (Н = 19100 км), который постоянно посылает радиосигналы приемникам на земле. Радиосигнал на пути с орбиты получает приращение скорости 0.16 м/с в гравитационном поле Земли. При этом сигнал прибывает на землю чуть быстрее, чем его ожидают, т.е. прибывает за время
t1 =19100000/(299792458+0.16)=0.0673710742149 с.
Наблюдатель на Земле считает, что сигнал должен прибыть за время
t2 = 19100000/299792458 = 0.0673710742183 с,
и увидев, что сигнал пришел раньше, делает вывод о том, что время на орбите идет чуть быстрее, а именно в (t2 -t1)/t2 = 5.25*10-10 раз.
Если при этом рассмотреть смещение спектральных линий радиосигнала, то обнаружим смещение в фиолетовую сторону
= - 0.16/(299792458+0.16) = - 5.25*10-10.
При этом имеет место изменение частоты радиосигнала на приемнике по сравнению с частотой спутника в соответствие с выражением
.
Если сигнал со спутника ГЛОНАСС отправляется с частотой МГц, то принимается на приемнике с частотой МГц. И если определять коэффициент смещения по частотам спутника и приемника в соответствие с выражением:
то убедимся в правильности предложенного подхода, при этом коэффициент смещения будет показывать - во сколько раз реально изменилась частота на приемнике по сравнению с источником.
Однако в соответствие с неправильной формулой получают относительное увеличение частоты , что вводит в заблуждение экспериментаторов, так как коэффициент смещения, полученный из анализа смещения спектральных линий, не совпадает с полученным таким путем относительным увеличением частоты.
Следует отметить, что для компенсации релятивистских эффектов частота, формируемая бортовым стандартом частоты, с точки зрения наблюдателя, находящегося на спутнике, смещена относительно базовой на относительную величину (почти совпадает с - 5.25*10-10), т.е. часы спутника перед его запуском на орбиту искусственно замедляются на указанную относительную величину.
Вместе с тем видно, что якобы отличие хода времени на орбите из-за разницы гравитационных потенциалов точно равно разности между ожидаемым временем прибытия сигнала с орбиты на землю и его реальным временем прибытия (по отношению к времени в пути). Правильный учет соотношений между скоростью, частотой и длиной волны радиосигнала позволяет говорить о независимости хода времени от значения гравитационного потенциала.
Таким образом, если принять, что изменяется скорость фотона в гравитационном поле [2, 9, 30], то различному ходу времени при отличающихся гравитационных потенциалах нет места в дальнейших рассуждениях.
Выводы
1. Фотон испускается любым атомом в любой точке Вселенной со скоростью 299792458 м/с, но с отличающимися частотой и длиной волны.
2. Скорость, частота и длина волны фотона взаимосвязано изменяются при его движении в гравитационном поле.
3. Гравитационное красное смещение спектральных линий характерно для всех гравитирующиих объектов - чем больше масса объекта и меньше при этом его размеры, тем больше смещение. Поэтому красное смещение является всего лишь характеристикой параметров гравитирующего объекта и никак не характеристикой скорости удаления объектов от наблюдателя (кроме случаев движения объектов по орбитам, когда проявляется эффект Доплера - здесь может наблюдаться как красное смещение, так и фиолетовое, т.е. гравитационное красное смещение может или усиливаться или ослабляться).
4. Красное смещение можно определить по следующим выражениям:
= .
5. Учет взаимосвязанного изменения параметров фотона (скорости, частоты и длины волны) при его движении в гравитационном поле не оставляет места рассуждениям о различном ходе времени при отличающихся гравитационных потенциалах.
Список литературы
красное смещение гравитационный спектральный
1. http://fishelp.ru/raz1/3.6.htm
2. Эйнштейн А. “О влиянии силы тяжести на распространение света” (Собрание научных трудов, том 1, Москва, Наука, 1965)
3. Ландау Л., Лифшиц Е. “Теория поля”, Москва: Наука, 1988
4. Киттель Ч., Найт В., Рудерман М. “Берклеевский курс физики” том 1, Механика. Москва: Наука, 1983
5. Фейнман Р., Мориниго Ф., Вагнер У. “Фейнмановские лекции по гравитации”, Москва: Янус-К, 2000
6. Паули В. “Теория относительности”, Москва: Наука, 1983
7. Вейнберг С. “Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности”, Волгоград: Платон, 2000
8. Уилл К. “Теория и эксперимент в гравитационной физике”, Москва: Энергоатомиздат, 1985
9. “Физическая Энциклопедия” в 5-и томах, Москва, 1988-1998
10. Дикке Р. “Гравитация и Вселенная”, Москва: Мир, 1972
11. Борн М. “Эйнштейновская теория относительности”, Москва: Мир, 1972
12. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. “Гравитация” (в трёх томах), Москва: Мир, 1977
13. Сиама Д. “Физические принципы общей теории относительности”, Москва: Мир, 1971
14. Зельдович Я., Новиков И. “Общая теория относительности и астрофизика” (Эйнштейновский сборник - 1966, Москва: Наука, 1966)
15. Зельдович Я., Новиков И. “Релятивистская астрофизика”, Москва: Наука, 1967
16. Гинзбург В. “Экспериментальная проверка общей теории относительности” (в сборнике “Эйнштейн и современная физика”, Москва: Гостехиздат, 1956, с.107)
17. Гинзбург В. “О теории относительности”, Москва: Наука, 1979
18. Хокинг С. “Краткая история времени: От большого взрыва до чёрных дыр”, Санкт-Петербург: Амфора, 2001
19. Брагинский В., Полнарёв А. “Удивительная гравитация (или как измеряют кривизну мира)”, Москва: Наука, 1985
20. Шапиро И. “Экспериментальная проверка общей теории относительности” (в сборнике “Астрофизика, кванты и теория относительности” Москва, Мир, 1982)
21. Pound R., Rebka G. Phys. Rev. Lett. vol.4, p.337 (1960); vol.4, p.275 (1960); vol.3, p.439 (1959)
22. Pound R., Snider J. Phys. Rev. B vol.140, p.788 (1965); Phys. Lett. vol.13, p.539 (1964)
23. Паунд Р. “Успехи физически наук” т.72 с.673 (1960)
24. Окороков В. “О противоречивости экспериментов, подтверждающих некоторые выводы общей теории относительности”, Доклады Академии Наук (Физика) т.378, № 5, с.617-619 (2001)