Как видно из этого ответа, а также из этой книги, глава 6, страница 6-10, выражение 22, когда вы падаете в радиальном направлении из состояния покоя на бесконечности, ваша скорость в координатном времени, как видно из удаленного наблюдателя, может быть описана как выражение:
Если предположить» ” быть реальным радиальным расстоянием, а не просто ”r-параметром координат Шварцшильда” это скорость . Я хочу знать выражение для ускорения в зависимости от ” " и " ” для небольшого объекта массой двигаясь чисто радиально внутрь или наружу от компактного сферически симметричного распределения массы в общем случае.
Взяв производную по «r» от приведенного выше выражения, я получаю:
Из этих двух выражений мы видим, что максимальная скорость равна в . Из этого вывода, не должно быть так сильно, но это будет не общее выражение, а только ускорение чего-то, брошенного из состояния покоя на бесконечность. В координатах Шварцшильда радиальная скорость света равна . В это становится поэтому, падая из состояния покоя на бесконечности, вы достигаете максимальной скорости, когда . Может быть, вы можете сказать, что гравитация становится отталкивающей всякий раз, когда вы движетесь к центру гравитационного поля быстрее, чем раз превышает местную скорость света?
Вопрос : Как выглядит общее выражение для ускорения объекта в координатном времени для объекта, движущегося чисто радиально внутрь/наружу от центра гравитационного поля, предполагая сферически-симметричное невращающееся распределение массы, и что r-параметр координаты Шварцшильда - это реальное физическое расстояние?
Я ищу выражение для мгновенного ускорения в зависимости от «r» и «v».
Я знаю, что в слабых полях нашей Солнечной системы НАСА/Лаборатория реактивного движения использует это выражение для расчета ньютоновского плюс релятивистское ускорение:
Это основано на разложении первого порядка решения Шварцшильда в изотропных координатах. Для чистого радиального падения вы получаете:
Я надеюсь получить точное решение для чистого радиального ускорения в «координатном пространстве Шварцшильда» и координатном времени, подобное приближенному решению для чистого радиального ускорения, которое вы можете получить из уравнения НАСА.
Согласно ответу amateurAstro внизу выражение должно быть:
Это соответствует начинке:
в
чтобы получить (по крайней мере, это верно для чисто радиального и чистого нерадиального движения):
(Я пытаюсь найти зависящий от скорости член, который вместе с классическим ньютоновским ускорением должен точно воспроизводить орбиты Шварцшильда)
Как предложил Роб Джеффрис в комментарии, формулировка решения для произвольного dr/dt требует другого параметра, либо энергии на единицу массы, E/m, либо радиуса оболочки, в которую упал объект.
Оболочка наблюдателя на , видит объект, проходящий мимо с надлежащей радиальной скоростью , с соответствующей энергией / импульсом, измеренным в локальной системе отсчета Минковского (с использованием единиц с c = G = 1)
Для известных в радиусе , можно определить, обратив предыдущее выражение для . Затем замените в уравнении для ускорения выше.
Альтернативный подход, сбрасывание объекта из состояния покоя на радиусе , использует уравнения 37 и 38 из раздела 6.7 TWB, в результате чего
Радиус оболочки необходимо получить желаемую скорость на оболочке можно найти с помощью
В качестве примера ниже показан график с использованием в . Для этих значений , и . Для справки: зеленая и красная кривые — координатная скорость и ускорение Шварцшильда для объекта, брошенного из состояния покоя на бесконечность. . Пунктирные синяя и коричневая кривые относятся к объекту, брошенному из состояния покоя в , а также сплошные синие и коричневые кривые для объекта, запущенного из со скоростью Шварцшильда
Редактировать: это только случай свободного падения из бесконечности; не общий случай. Необходимо добавить больше.
Ускорение можно записать как
Ускорение отрицательное (т. становится более негативным) , меняет знак на «замедление», когда , достигает минимума, а затем возрастает до нуля при (но никогда не попадает туда с тех пор ).
ПрофРоб
Агерхелл
Агерхелл
ПрофРоб
Агерхелл
ПрофРоб
ПрофРоб