Гравитационная вертикаль

Гравитацио'нная вертика'ль, то же, что отвесная линия .

Гравитационная плотина

Гравитацио'нная плоти'на, бетонная или каменная плотина, устойчивость которой по отношению к сдвигающим силам (давление воды, льда, волн и пр.) обеспечивается в основном силами трения по основанию, пропорциональными собственному весу плотины.

  Г. п. — весьма распространённый тип плотин, применяемый как на скальных (Бухтарминская, Красноярская ГЭС), так и на нескальных (водосливные плотины волжских гидроузлов) грунтах. Наиболее экономичные формы очертания поперечного профиля Г. п. близки к треугольнику или трапеции. Основной параметр Г. п. — отношение толщины плотины по основанию к её высоте — зависит от характера грунта или пород основания и изменяется от 0,6 (скала) до 1,2 (глина). Наибольшая высота существующих Г. п. (1970) 284 м (плотина Гран-Диксанс в Швейцарии).

  Наличие значительного запаса прочности в Г. п. позволяет облегчать их конструкции путём устройства широких температурных, осадочных швов (Братская ГЭС), пустот, заполняемых балластом, или без балласта (Боткинская ГЭС), продольных полостей и осуществления др. инженерных мероприятий, улучшающих условия работы плотин и уменьшающих их стоимость.

  В. Н. Поспелов.

Гравитационная постоянная

Гравитацио'нная постоя'нная, коэффициент пропорциональности G в формуле, выражающей закон тяготения Ньютона F = GmM / r² , где F — сила притяжения, М и m — массы притягивающихся тел, r — расстояние между телами. Другие обозначения Г. п.: g или f (реже k² ). Числовое значение Г. п. зависит от выбора системы единиц длины, массы, силы. В СГС системе единиц

G = (6,673 ± 0,003)×10^-8дн ×см² ×г^-2

или см³ ×г^--1 ×сек^-2 , в Международной системе единиц

G = (6,673 ± 0,003)×10^-11 ×н ×м² ×кг^--2

или м³ ×кг^-1 ×сек^-2 . Наиболее точное значение Г. п. получено из лабораторных измерений силы притяжения между двумя известными массами с помощью крутильных весов .

  При вычислении орбит небесных тел (например, спутников) относительно Земли используется геоцентрическая Г. п. — произведение Г. п. на массу Земли (включая её атмосферу):

GE = (3,98603 ± 0,00003)×10¹⁴ ×м³ ×сек^-2 .

  При вычислении орбит небесных тел относительно Солнца используется гелиоцентрическая Г. п. — произведение Г. п. на массу Солнца:

GS_s = 1,32718×10²⁰ × м³ ×сек^-2 .

  Эти значения GE и GS_s соответствуют системе фундаментальных астрономических постоянных , принятой в 1964 на съезде Международного астрономического союза.

  Ю. А. Рябов.

Гравитационное излучение

Гравитацио'нное излуче'ние, излучение гравитационных волн, или волн тяготения , неравномерно движущимися массами (телами).

  Существование гравитационных волн следует из общей теории относительности (теории тяготения) А. Эйнштейна, сформулированной им в 1916. Уравнения для гравитационного поля математически очень сложны и решены лишь для слабого поля. Решение соответствует поперечным волнам, распространяющимся со скоростью света в вакууме. Однако гравитационные волны до сих пор надёжно не обнаружены из-за их чрезвычайно малой интенсивности и крайне слабого взаимодействия с веществом. Хотя подавляющее большинство физиков убеждено в их существовании, окончательно вопрос о реальности Г. и. должен решить эксперимент.

  Имеется большая аналогия между законами взаимодействия электрических зарядов и гравитационных взаимодействием масс. Так, закон Кулона сходен с законом всемирного тяготения Ньютона, а уравнения электродинамики Максвелла — с уравнениями Эйнштейна для слабого гравитационного поля. Поэтому и законы Г. и. по форме очень близки к законам излучения электромагнитных волн. Источником электромагнитных волн являются электрические заряды, движущиеся с ускорением, причём мощность электромагнитного излучения тем больше, чем больше заряд и его ускорение. Аналогично, источником Г. и. может быть любое движущееся с ускорением тело. Роль «гравитационного заряда», создающего поле тяготения, играет при этом гравитационная масса тела М_гр или, точнее (чтобы получилась размерность заряда), величина

 где G — гравитационная постоянная , входящая как в закон всемирного тяготения, так и в уравнения Эйнштейна. При неравномерном движении массы гравитационное поле может отрываться от создавшей его массы и распространяться самостоятельно в виде гравитационных волн.

  Мощность Г. и., в полной аналогии с электродинамикой, определяется величиной гравитационного заряда и его ускорением, но она очень мала. Причина этого прежде всего в малости гравитационной постоянной G, определяющей «силу» гравитационного взаимодействия. Из всех известных типов взаимодействий гравитационное взаимодействие — самое слабое. Так, для двух электронов оно в 10⁴² раз слабее их электромагнитного взаимодействия. Кроме того, в отличие от электрических зарядов, все гравитационные заряды (гравитационные массы) имеют один и тот же знак, причём удельный гравитационный заряд — отношение гравитационного заряда к инертной массе тела,

 — один и тот же для всех тел и равен  (т. к. из опыта следует, что гравитационная масса при обычном выборе гравитационной постоянной строго равна массе инертной). Поэтому (аналогично электромагнитному излучению системы электрических зарядов одного знака с одним и тем же удельным зарядом) Г. и. одних частей тела, движущегося с ускорением, будет обязательно частично компенсироваться излучением др. частей этого тела (неполная компенсация происходит только за счёт некоторого расстояния между отдельными частями излучающей массы). Такое излучение, как и сам излучатель, называется квадрупольным. Т. о., переменное движение какой-либо массы может привести лишь к квадрупольному излучению гравитационных волн, интенсивность которого очень мала.

  Малоэффективны и приёмники гравитационных волн — гравитационные антенны, которые также должны быть квадрупольного типа. Гравитационной антенной может служить любая пара масс или протяжённое тело и чувствительное устройство, регистрирующее малые относительные смещения масс. Гравитационная волна создаёт переменное поле ускорений, распространяющееся со скоростью света с. Амплитуда этого поля убывает обратно пропорционально расстоянию от излучателя. Две массы гравитационной антенны, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга в этом поле ускорений, будут колебаться друг относительно друга с частотой излучения. Малая величина относительного смещения масс затрудняет обнаружение Г. и.

  Мощность Г. и., которая может быть получена в лабораторных условиях от передатчика (генератора) реальных размеров, крайне мала (порядка 10^-20вт ). Поэтому производятся попытки обнаружить Г. и. от источников внеземного происхождения. Самыми надёжными из них (постоянно действующими) являются близкие массивные двойные звёзды с относительно небольшим периодом обращения (1,5—4 ч ) и массами компонентов порядка массы Солнца (к таким источникам относится, например, двойная звезда WZ из созвездия Стрелы). Мощность Г.и. таких звёзд ~ 10²³gm. Это соответствует поверхностной плотности потока Г. и. вблизи Земли порядка 10^-13ст/м². Большую плотность потока (10^-4 — 10^* вт/м² ) можно ожидать при некоторых взрывных процессах на звёздах.