Русская Википедия:Гравитационная постоянная

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:О

Файл:NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg
Гравитационная постоянная Шаблон:Math лежит в основе закона всемирного тяготения.

Гравитацио́нная постоя́нная, постоянная Ньютона (обозначается обычно Шаблон:Math, иногда Шаблон:Math или Шаблон:Math)[1] — фундаментальная физическая постоянная, константа гравитационного взаимодействия.

Согласно Ньютоновскому закону всемирного тяготения, сила гравитационного притяжения Шаблон:Math между двумя материальными точками с массами[2] Шаблон:Math1 и Шаблон:Math2, находящимися на расстоянии Шаблон:Math, равна:

<math>F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}.</math>

Коэффициент пропорциональности Шаблон:Math в этом уравнении называется гравитационной постоянной. Численно она равна модулю силы тяготения, действующей на точечное тело единичной массы со стороны другого такого же тела, находящегося от него на единичном расстоянии.

Точность измерений гравитационной постоянной на несколько порядков ниже точности измерений других физических величин[3].

В единицах Международной системы единиц (СИ) рекомендованное Комитетом данных для науки и техники (CODATA) на 2020 год значение гравитационной постоянной[4]:

Шаблон:Math = 6,67430(15)Шаблон:E м3·с−2·кг−1, или Н·м²·кг−2.

Гравитационная постоянная является основой для перевода других физических и астрономических величин, таких, например, как массы планет во Вселенной, включая Землю, а также других космических тел, в традиционные единицы измерения, например, килограммы. При этом из-за слабости гравитационного взаимодействия и результирующей малой точности измерений гравитационной постоянной отношения масс космических тел обычно известны намного точнее, чем индивидуальные массы в килограммах.

Гравитационная постоянная является одной из основных единиц измерения в планковской системе единиц.

История измерения

Шаблон:Main Гравитационная постоянная фигурирует в современной записи закона всемирного тяготения, однако отсутствовала в явном виде у Ньютона и в работах других ученых вплоть до начала XIX века. Гравитационная постоянная в нынешнем виде впервые была введена в закон всемирного тяготения, по-видимому, только после перехода к единой метрической системе мер. Возможно впервые это было сделано французским физиком Пуассоном в «Трактате по механике» (1809), по крайней мере, никаких более ранних работ, в которых фигурировала бы гравитационная постоянная, историками не выявленоШаблон:Нет АИ.

В 1798 году Генри Кавендиш поставил эксперимент с целью определения средней плотности Земли с помощью крутильных весов, которые предложил использовать для этого Джон Мичелл (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнивал маятниковые колебания пробного тела под действием тяготения шаров известной массы и под действием тяготения Земли. Численное значение гравитационной постоянной было вычислено позже на основе значения средней плотности Земли. Точность измеренного значения Шаблон:Math со времён Кавендиша увеличилась, но и его результат[5] был уже достаточно близок к современному.

Значение этой постоянной известно гораздо менее точно, чем у всех других фундаментальных физических постоянных, и результаты экспериментов по её уточнению продолжают различаться[6][7].

В то же время известно, что проблемы не связаны с изменением самой постоянной от места к месту и во времени (неизменность гравитационной постоянной проверена с точностью до Шаблон:Math), но вызваны экспериментальными трудностями измерения малых сил с учётом большого числа внешних факторов[8]. В будущем, если опытным путём будет установлено более точное значение гравитационной постоянной, то оно может быть пересмотрено[9][10].

В 2013 году значение гравитационной постоянной было получено группой ученых, работавших под эгидой Международного бюро мер и весов:

Шаблон:Math = 6,67554(16)Шаблон:E м3·с−2·кг−1 (стандартная относительная погрешность 25 ppm (или 0,0025 %), первоначальное опубликованное значение несколько отличалось от окончательного из-за ошибки в расчётах и было позже исправлено авторами)[11][12].

В июне 2014 года в журнале «Nature» появилась статья итальянских и нидерландских физиков, где были представлены новые результаты измерения Шаблон:Math, сделанные при помощи атомных интерферометров[13]. По их результатам

Шаблон:Math = 6,67191(99)Шаблон:E м3·с−2·кг−1 с погрешностью 0,015 % (150 ppm).

Авторы указывают, что поскольку эксперимент с применением атомных интерферометров основан на принципиально других подходах, он помогает выявить некоторые систематические ошибки, не учитывающиеся в других экспериментах.

В августе 2018 года в журнале «Nature» физиками из Китая и России были опубликованы[14] результаты новых измерений гравитационной постоянной с улучшенной точностью (погрешность 12 ppm, или 0,0012 %). Были использованы два независимых метода — измерение времени качаний торсионного подвеса и измерение углового ускорения, получены значения Шаблон:Math, соответственно:

Шаблон:Math = 6,674184(78)Шаблон:E м3·с−2·кг−1;
Шаблон:Math = 6,674484(78)Шаблон:E м3·с−2·кг−1.

Оба результата в пределах двух стандартных отклонений совпадают с рекомендованным значением CODATA, хотя отличаются друг от друга на ~2,5 стандартных отклонения.

По астрономическим данным постоянная Шаблон:Math практически не изменялась за последние сотни миллионов лет, скорость её относительного изменения Шаблон:Math не превышает нескольких единиц на Шаблон:E в год[15][16][17].

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Шаблон:Планковские единицы Шаблон:ВС

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ В общей теории относительности обозначения, использующие букву G, применяются редко, поскольку там эта буква обычно используется для обозначения тензора Эйнштейна.
  2. ↑ По определению массы, входящие в это уравнение, — гравитационные массы, однако расхождения между величиной гравитационной и инертной массы какого-либо тела до сих пор не обнаружено экспериментально. Теоретически в рамках современных представлений они вряд ли отличаются. Это в целом было стандартным предположением и со времен Ньютона.
  3. ↑ Новые измерения гравитационной постоянной еще сильнее запутывают ситуацию Шаблон:Wayback // Элементы.ру, 13.09.2013
  4. ↑ Шаблон:Cite web
  5. ↑ Разные авторы указывают разный результат, от 6,754Шаблон:E м²/кг² до (6,60 ± 0,04)Шаблон:Eм³/(кг·с³) — см. Эксперимент Кавендиша#Вычисленное значение.
  6. ↑ Gillies G. T. The Newtonian Gravitational Constant Шаблон:Wayback // Sevres (France), Bureau Intern. Poids et Mesures, 1983, 135 p.
  7. ↑ Ляховец В. Д. Проблемы метрологического обеспечения измерений гравитационной постоянной. // Проблемы теории гравитации и элементарных частиц. Выпуск 17. - М., Энергоатомиздат, 1986. - с. 122-125.
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Так ли постоянна гравитационная постоянная? Шаблон:Wayback Новости науки на портале cnews.ru // публикация от 26.09.2002
  10. ↑ Шаблон:Cite web
  11. ↑ Шаблон:Статья
  12. ↑ Шаблон:Статья
  13. ↑ Шаблон:Статья
  14. ↑ Шаблон:Статья
  15. ↑ Шаблон:Статья
    Результат: Шаблон:Math = (−6,4 ± 2,2)×10−11 год−1
  16. ↑ Шаблон:Статья
    Результат: |Шаблон:Math| ≤ 2,3 × 10−11 год−1
  17. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Гравитационная_постоянная&oldid=9611665