Shapiro effekt

Gravitationstidsdilatation innebär en annan effekt som kallas Shapiro-effekten (även känd som gravitationssignalfördröjning ).

På grund av denna effekt färdas elektromagnetiska signaler längre i gravitationsfältet än i frånvaro av detta fält.

Upptäcktshistorik

Effekten noterades första gången 1964 av den amerikanske astrofysikern Irwin Shapiro . Shapiro föreslog ett experiment där radiovågor studsade från Venus och Merkurius yta och återvände till jorden. Shapiros beräkningar förutspådde att vid en viss plats på jorden, solen och Venus, skulle den förväntade fördröjningstiden för signalen som ett resultat av påverkan av solens gravitationsfält vara i storleksordningen 200 mikrosekunder [1] .

De första experimentella data som erhölls 1966-1967 vid MIT -observatoriet sammanföll med Shapiros förutsägelser [2] . Sedan dess har korrigeringarna bekräftats av mer exakta experiment både i solsystemet och i kompakta binära stjärnsystem.

Fördröjningsberäkning

Beräknar tidsfördröjningen för ljus i ett punktmassfält

För en ljussignal som passerar en punktmassa M , kan fördröjningen beräknas med hjälp av följande formel:

Här  är en enhetsvektor riktad från observatören till källan, och  är en enhetsvektor riktad från observatören till gravitationspunkten.

Formeln kan skrivas om i en annan form:

var  är den effektiva ökningen av ljusets väg, och är Schwarzschild-radien för den attraherande massan.

Anteckningar

  1. ↑ Irwin I. Shapiro. Fjärde testet i allmän relativitet  (engelska)  // Physical Review Letters  : journal. - 1964. - Vol. 13 . - s. 789-791 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.13.789 .
  2. ↑ Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls och Richard A. Brockelman. Fjärde testet av allmän relativitet: Preliminära resultat  (engelska)  // Physical Review Letters  : journal. - 1968. - Vol. 20 . - P. 1265-1269 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.20.1265 .

Länkar