[PDF]Electric Fields
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引力波- mapyourinfo.com
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重力波 (相對論)
http://www.newikis.com/zh/wiki/%E5%BC%95%E5%8A%9B%E6%B3%A2
重力波的產生,是因為非對稱的運動造成了四極矩隨時間變化。籠統的說法是,只要一個系統在運動時輪廓變化了,就能夠生成重力波。例如,一支鉛筆的旋轉會否產生重力波,要看其旋轉軸:沿著鉛筆則無,垂直於鉛筆則有。[22]另一個簡單的例子是啞鈴的旋轉。如果啞鈴的兩端好像兩個天體互相公轉(即旋轉軸垂直於連接啞鈴兩端的把手),它就會產生重力波。如果啞鈴的兩端質量極高,就可以模擬中子星或黑洞雙星系統。[9]非對稱系統的質量越高,運動速度越高,其散發的重力波就會越強。[22]
重力波的頻率取決於動態系統的特徵時間尺度。對於雙星系統,兩個天體相互公轉的頻率就是重力波的頻率。重力波源一般以頻帶分類。1至10 kHz的歸為高頻波源,來自於中子雙星、雙黑洞、超新星等等,這一頻率段在地基重力波探測器的偵測精度範圍以內。1 mHz至1 Hz的歸為低頻波源,來自於超重黑洞、矮雙星、白矮雙星等等,能用太空激光干涉儀和航天器多普勒跟蹤方法來偵測。1 nHz至1 mHz的歸為甚低頻波源,來自於超重黑洞、宇宙弦尖點(cosmic string cusp)等等,這是脈衝星計時實驗所研究的頻帶。最後10−18至10−15 Hz的歸為極低頻波源,對應於宇宙微波背景中所能探測到的重力波特徵。
四极矩公式的物理意义是引力辐射起始于随时间二阶变化(例如谐振)的四极矩,这一点与电磁辐射不同:电磁辐射起始于随时间二阶变化的偶极矩。这一区别的来源是:一个随时间二阶变化的电偶极矩或磁偶极矩对应着电荷密度中心的振动,这一振动是随意不受限制的;而一个随时间二阶变化的质量的偶极矩对应着质心的振动,这一振动不能满足动量守恒定律,因此不存在这样对时间二阶偏导不为零的质量偶极矩。由于四极矩是偶极矩的更高阶项,这也是引力辐射要远弱于电磁辐射的原因。
引力波的能量[编辑]
四极矩近似下引力波的光度(总辐射功率)为假设对于一束频率为1000赫兹,到达地球时的应力强度的引力波,可得其能量通量约为,这比满月时地球上接收到的电磁辐射的能量通量还要大两倍,是全天最亮的恒星天狼星到达地球的电磁辐射能量的约一万倍。这表明引力波实际可以携带很大的能量,但与物质相互作用力非常小,这才是引力波难以被探测的根本原因。
Quadrupole interaction in a uniform space
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