Как измерить скорость гравитации

[celler]

Насколько я понимаю, со скоростью распространения гравитации не всё так ясно и просто и экспериментальных измерений этой скорости не проводилось. Или я ошибаюсь? Но, на мой взгляд, измерить скорость гравитации довольно легко. Для этого можно использовать систему GPS высокой точности, которая используется в промышленных и военных системах или лазерные системы измерения расстояний или и то и другое одновременно. Методика измерения такая. Выбираем на поверхности Земли точку, над которой вскоре будет проходить центр Луны, и размещаем в ней точный приёмник GPS, который будет показывать высоту этой точки. Аналогично можно установить в этой точке лазерную систему, посылающую луч на спутники и высчитывающую точную высоту этой точки от центра Земли. Затем дожидаемся, когда над этой точкой пройдёт Луна и делаем точные измерения высоты прилива в этой точке. По этим данным находим момент наибольшей его высоты и проверяем, где находился в тот момент времени центр Луны относительно центра Земли. Если они будут на одной прямой, то скорость гравитации бесконечна. Если они будут не на одной прямой, то по их смещению будет легко рассчитать скорость гравитации. Понятно, что свет до Луны летит всего секунду, поэтому момент пика прилива нужно мерить с заведомо большей точностью. Если это проблематично, то можно мерить приливы от Солнца, а ещё лучще выбрать точку полного затмения. Получится ли так померить скорость гравитации?

[Klapaucius]

Система GPS полагаю не сможет помочь в этом, там много интересных вопросов. Но главное не  в этом, а в приливах. Их пиковая высота может отличаться от идеальной на минуты, в зависимости от рельефа местности. Ну и точно посчитать влияние Солнца на приливы в такой задачке вряд ли сейчас возможно, хотя это уже дело десятое.


Опыты же по измерению скорости гравитации были: http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity , см. там раздел Possible experimental measurements. Но они все на сегодня остаются лишь possible, хотя конечно наверняка ограничивают некоторые возможные спекуляции.

[Balancer]

и экспериментальных измерений этой скорости не проводилось

1: http://grani.ru/Society/Science/m.18983.html
2: Измерение скорости проводилось и локально, на спутнике Gravity Probe B, но там результаты получились со слишком высокой погрешностью, собираются заново повторять.

[konstkir]

Все это маловероятно из общих соображений.
Слижком важная задача. Если бы физики поверили в измерение скорости ГВ, был бы шум на весь Мир и в школе бы уже об этом говорили, как говорят об измерениях Эддингтона, подтвердившего ОТО в 1919г

[konstkir]

Что-то получится - высота горба.

[xd]

А как насчёт солнечных приливов? Там запаздывание 8.5 минут. А приливы от Юпитера запаздывают минут на 50

[xd]

А если серьёзно, то у нас в поле зрения есть солнечная система, которая наблюдается на протяжении длительного периода времени с очень неплохой точностью. И насколько я знаком с теорией движения планет в современном её описании, в уравнениях движения присутствует такая величина, как скорость распространения гравитации. Наилучшее согласование с наблюдательными данными получаются в том случае, когда эта самая скорость распространения гравитации равна скорости света. Естественно, в пределах погрешностей метода.

[Крупин]

А если серьёзно, то у нас в поле зрения есть солнечная система, которая наблюдается на протяжении длительного периода времени с очень неплохой точностью. И насколько я знаком с теорией движения планет в современном её описании, в уравнениях движения присутствует такая величина, как скорость распространения гравитации. Наилучшее согласование с наблюдательными данными получаются в том случае, когда эта самая скорость распространения гравитации равна скорости света. Естественно, в пределах погрешностей метода.

     Движения планет рассчитывают сугубо по Ньютону и всякого рода релятивизм ничего не значит по причине, во-первых, мизерности, а во-вторых, не столь совершенных сведений о массах и скоростях планет. Даже если бы расчёты были идеальнейшими, они не имели бы практического смысла, если не столь идеально известны начальные условия.

     Единственное исключение - смещение перигелия Меркурия, для которого, вроде бы, требуется релятивисткая поправка порядка процента, но опять же не нужна скорость распространения гравитации (т.е. гравитационные волны в расчёт никак не принимаются).

[xd]

Движения планет рассчитывают сугубо по Ньютону и всякого рода релятивизм ничего не значит

Да ну! Сейчас пруфлинки найду.
Учёт распространения воздействия имеет весьма посредственное отношение к ТО кстати. По сути это просто поправка к Ньютону. Поправки же к движению линий апсид, хоть и имеет эмпирический вид, вполне обоснованы.

[Diary of Dreams]

http://www.astronet.ru/db/msg/1170927/node1.html

Общая теория относительности (ОТО) была востребована современной технологией сравнительно недавно, два десятилетия назад в высокоточной позиционной астрономии. Сейчас ОТО в приближении слабого гравитационного поля используется в высокоточной навигации (система космической навигации GPS, ГЛОНАСС). Формулы для редукции за эффекты ОТО приводятся во всех астрономических справочниках.

Потребность учета эффектов специальной и общей теории относительности возникла, когда точность рядовых измерений стала превышать 1 секунду дуги. Современная точность измерений в астрометрии составляет доли миллисекунды дуги, поэтому требуется учет поправок специальной и общей теории относительности.

К началу 90  годов точность позиционных измерений значительно выросла в радиодиапазоне и в оптическом диапазоне. В радиодиапазоне рост точности угломерных измерений связан, прежде всего, с успехами радиоинтерферометров со сверхдлинными базами (РСДБ). Сейчас точность угломерных измерений в международной сети РСДБ равняется 0.25 миллисекунды дуги (mas),

Точность в 1 mas предполагает учет поправок общей теории относительности на уровне порядка  . Эффекты ОТО, которые необходимо учитывать при редукции астрономических наблюдений, включают в себя эффекты т.н. первого постньютоновского порядка в солнечной системе.

Переход к точности  потребует более тщательной редукции, а следовательно учет более высоких членов по степеням отношения характерной скорости к скорости света (основной малый параметр при постньютоновских вычислениях).

Необходимость редукции за эффекты общей теории относительности - естественное требование космических экспериментов 21 века по астрометрии. Точность этих экспериментов будет уже такая, что они будут иметь смысл только при учете эффектов СТО и ОТО. Эффекты, связанные с кривизной пространства - времени в нашей солнечной системе, а также с нестационарной кривизной пространства - времени в нашей Галактике, будут основными эффектами, которые определяют точность измерений в будущих экспериментах.

[Крупин]

     Но в любом случае скорость распространения гравитации здесь ни при чём.

[Diary of Dreams]

Очень даже причём.
В ОТО она равна скорости света (константе c).
Принимаете ОТО для расчётов, принимаете соответствующую скорость для гравитации. Хотите другую скорость для гравитации, давайте другую теорию. Фактически, поиск гравитационных волн и  скорость их распространения, это проверка ОТО и подобных ей теорий.

[dims]

Выбираем на поверхности Земли точку, над которой вскоре будет проходить центр Луны,

Период обращения Луны вокруг Земли -- 1 месяц. Суточные колебания приливов объясняются не прохождением Луны над Землёй, а подворачиванием Земли под Луну. То есть, в точку максимального притяжения к Луне гравитация пришла заранее и момент посещения этой точки лабораторией никак не поможет измерить скорость гравитации.

[dims]

Движения планет рассчитывают сугубо по Ньютону и всякого рода релятивизм

Он сказал не релятивизм, а конечная скорость гравитации. Полный релятивизм -- это ещё и другие эффекты.

Единственное исключение - смещение перигелия Меркурия,

Вы уверены? Смещения перигелия было открыто столетия назад. Неужели с тех пор точно не повысилась так, что стали заметны ещё эффекты?

[celler]

Но главное не  в этом, а в приливах. Их пиковая высота может отличаться от идеальной на минуты, в зависимости от рельефа местности.

А разве рельеф местности, неоднородность почвы и инерцию приливной волны нельзя исключить? Например, пробурить скважину, в глубине её сделать поршнями воздушную подушку и разместить там очень точные датчики расстояния (и сверху тоже) и заполнить её водой, или просто опустить аналогичную трубу в море (это даже удобнее - её можно будет возить по точкам прохождения сверху небесных тел). Мне кажется, в такой трубе, набрав статистику, можно постепенно исключить влияние Луны и замерить например влияние Солнца или даже Юпитера.

[it]

Копейкин уже всё измерил.

[celler]

Кстати, а так не получится сделать гравитационный телескоп? Вот смотрите, ведь подъём уровня в трубе будет зависеть от отклонения центра небесного тела от оси трубы. Если установить вспомоготальные трубы под разными углами и фиксировать в них подъём уровня в некотором диапазоне от оси основной трубы, то эти данные можно использовать для корректировки уровня в основной трубе, например с помощью электромагнитов, установленных в поршнях. Тогда основная труба будет фиксировать изменения гравитации почти только в направлении её оси.

[Klapaucius]

Но главное не  в этом, а в приливах. Их пиковая высота может отличаться от идеальной на минуты, в зависимости от рельефа местности.

А разве рельеф местности, неоднородность почвы и инерцию приливной волны нельзя исключить? Например, пробурить скважину, в глубине её сделать поршнями воздушную подушку и разместить там очень точные датчики расстояния (и сверху тоже) и заполнить её водой, или просто опустить аналогичную трубу в море (это даже удобнее - её можно будет возить по точкам прохождения сверху небесных тел). Мне кажется, в такой трубе, набрав статистику, можно постепенно исключить влияние Луны и замерить например влияние Солнца или даже Юпитера.

Не знаю, надо считать.

А вообще, dims прав, см. ответ #13. Скорость движения Луны около 1 км/сек., угловая вообще мизерная. Приливы вызваны не вращением Луны вокруг Земли, а Земли вокруг своей оси. То же самое можно сказать и про Юпитер, и про Солнце - приливы на Земле, вызванные ими, в деле определения скорости гравитации не помогут.

Разные положения этих тел относительно центра Земли приведут к разной действующей общей силе, в том числе повлияют и на величину приливов. Но искать тут ОТОшные эффекты... Надо поставить задачу и численно решить её самому, никто за Вас это скорее всего тут делать не будет. Разве что (если повезёт) найдут кого-то, кто это уже сделал и выложил в инет.

[celler]

А какая разница что там под что подворачивается? Та же относительность. Важно что любая точка на Земле постоянно перемещается относительно оси Земля-Луна или Земля-Солнце.

[dims]

А какая разница что там под что подворачивается? Та же относительность.

Нет, не та же.

Пример со звуком. Приедем в плотно закрытом автомобиле на Ниагарский водопад. Звукоизоляция полная. Откроем дверь.

Поскольку от водопада до автомобиля 2 километра (допустим), то после открытия двери пройдёт 6 секунд, прежде, чем мы услышим звук.

Правильно?

Нет, неправильно. Мы услышим звук СРАЗУ ЖЕ как откроем дверь. Потому что мы услышим не тот звук, который был испущен водопадом в момент открытия двери, а тот, который был испущен за 6 секунд до её открытия и который к моменту открытия был на подлёте.

Так же и с гравитацией