Актуальны ли метрика Шварцшильда и геодезическое уравнение в контексте Земли? [закрыто]

Уравнение геодезии, используемое в общей теории относительности, выглядит следующим образом:

д 2 Икс мю д с 2 "=" Г мю α β д Икс α д с д Икс β д с .
В нем говорится, что ускорение пробной частицы является функцией метрики (символ Чистоффеля) и производной координат по «скалярному параметру движения s , например: собственному времени».

Кроме того, на странице Википедии, посвященной метрике Шварцшильда, говорится следующее: «[...] [метрика Шварцшильда] — это решение уравнений поля Эйнштейна, описывающее гравитационное поле вне сферической массы, в предположении, что электрический заряд масса, угловой момент массы и универсальная космологическая постоянная равны нулю». а метрика следующая:

с 2 д т 2 "=" ( 1 р с р ) с 2 д т 2 ( 1 р с р ) 1 д р 2 р 2 д Ом 2

Предполагая, что все эти условия верны, применима ли метрика Шварцшильда к контексту частицы, находящейся вблизи гравитационного поля Земли? Если да, то можете привести пример?

Если по какой-то причине рассматриваемая метрика не применима к контексту Земли, то почему?

Это хороший вопрос, но, вероятно, его следует несколько изменить, поскольку он не соответствует теме из-за политики вопросов , подобных домашней работе .
Я не уверен, в чем вопрос - вы представляете все предположения, которые необходимы для Шварцшильда, а затем спрашиваете: "при условии, что все эти условия верны, применима ли метрика Шварцшильда" - и, конечно, она применяется, потому что вы только что это предположили. ! Вы спрашиваете, являются ли предположения хорошим приближением для условий вокруг Земли?

Ответы (1)

Да, метрика Шварцшильда описывает геометрию пространства-времени вокруг Земли, и я описываю, как использовать уравнение геодезии для описания объектов, падающих под действием земного притяжения, в статье Как «искривленное пространство» объясняет гравитационное притяжение? .

Примером того, как метрика Шварцшильда описывает гравитационное поле Земли, является замедление времени спутников GPS . Строго говоря, поскольку Земля вращается, пространство-время вокруг нее описывается метрикой Керра, а не метрикой Шварцшильда, хотя разница настолько мала, что едва заметна. Примером этого является измерение эффекта Линзы-Тирринга с помощью спутника Gravity Probe B , хотя я думаю, что вопрос о том, действительно ли GPB удалось измерить эффект Линзы-Тирринга, остается открытым.

Если я правильно помню (и правильно рассчитал...), Земля может быть описана Керром только очень и очень асимптотически. Это легко проверить: если Jc/(GM^2) меньше 1, все в порядке. Но для земных ценностей вы получите сверхкритическое решение Керра. Гравитомагнетизм, т.е. приближение слабого поля, работает, но из-за отсутствия теоремы Биркгофа все гораздо сложнее, чем "Керр описывает Землю лучше, чем Шварцшильд"... :(
Радиус Земли все же намного больше ее гравитационного радиуса, так что асимптотическое описание с Керром работает просто отлично.