Сейчас. Насколько я понимаю, на самом деле земля (10 ^ 25 кг) создает очень маленький, очень крошечный эффект перетаскивания кадра. Действительно, мы измерили это с помощью спутниковых экспериментов.
Итак, Земля (10 ^ 25 кг) создает очень крошечный, крохотный эффект перетаскивания кадра.
Я спрашиваю - есть ли что-нибудь достаточно большое, чтобы создать, скажем, "не крошечный" эффект перетаскивания кадра?
Так, например, вы, астрономы, которые работают, скажем, со сверхскоплениями галактик, должны ли вы, как само собой разумеющееся, учитывать «перетаскивание рамки» при расчетах размера/формы/и т. д. этих мегаобъектов?
Наконец, я попытался прочитать все, что мог, об эффекте перетаскивания кадров черными дырами, но я нахожу это запутанным и неприменимым к тому, о чем я здесь спрашиваю.
Еще раз, чтобы резюмировать, что я прошу:
Итак, я знаю, что у Земли есть (крошечный, крошечный) эффект перетаскивания кадров.
Как насчет звезды, подобной солнцу? Галактика? Суперкластер?
Насколько большим должен быть объект, чтобы иметь «не крошечные» эффекты перетаскивания кадров?
Являются ли эффекты перетаскивания кадров повседневным расчетом для тех, кто имеет дело, скажем, с галактиками? кластеры?
Спасибо! Я надеюсь, что это ясно.
Примечание! вот несколько реальных ответов, благодаря удивительному JR:
Солнце и Юпитер - оба по-прежнему имеют чрезвычайно крошечные эффекты перетаскивания кадров (примерно в 100 раз больше, чем чрезвычайно крошечный эффект перетаскивания кадров Земли).
Галактики - на самом деле - и я не смог найти этот ответ нигде в Интернете - галактики на самом деле имеют тривиальный / практически нулевой эффект перетаскивания кадров. (Поскольку они такие тонкие.) Поразительно!
Примечание! Ранее я включил в этот вопрос следующую прелюдию : если вы вращаете ведро с водой, конечно, вода «примет вогнутую форму» — мысленный эксперимент Ньютона с ведром. Насколько я понимаю, физики теперь считают, что если вы вращаете астрономически большое ведро воды, то на самом деле очень удивительно ... оно не принимает вогнутой формы ... из-за «перетаскивания рамки», нейтрализующего силу инерции. Однако теперь кажется, что я совершенно запутался в этом вопросе, поэтому я удалил прелюдию, чтобы избежать путаницы. Извини. (Очень важно отметить, что все обсуждения, которые вы можете найти в Google о «ковше Ньютона + перетаскивании кадров», кажутся очень запутанными, поэтому внимательно изучите эту тему!)
Пространство-время вне вращающейся массы описывается метрикой Керра . Объяснить, как метрика Керра вызывает перетаскивание кадров, сложно, потому что для этого нет простой интуитивно понятной модели. Перетаскивание кадра возникает из-за того, что геометрия пространства-времени связывает угол, измеренный вокруг вращающегося объекта, со временем, а это означает, что угол изменяется со временем. Точки, изначально расположенные под некоторым фиксированным углом, перетаскиваются в направлении вращения.
Величина эффекта перетаскивания кадра рассчитывается по метрике Керра, но дело не только в том, насколько массивен объект. Все вращающиеся черные дыры содержат область, называемую эргосферой, внутри которой эффект перетаскивания системы координат настолько силен, что ничто не может ему противостоять. Чем массивнее черная дыра, тем больше будет ее эргосфера, но даже у крошечных черных дыр все же есть эргосфера.
Угловая скорость волочения рамки в экваториальной плоскости на расстоянии дается (это уравнение находится в статье Википедии, на которую я ссылаюсь):
где связано с угловым моментом:
и радиус Шварцшильда:
Перетаскивание кадра увеличивается по мере увеличения расстояния становится меньше, но, очевидно, существует минимальное значение что соответствует радиусу объекта. Для Земли вы не можете иметь км, потому что это и есть радиус Земли. Вы спрашиваете, как перетаскивание кадра меняется в зависимости от размера объекта: если вы думаете об астрономическом объекте, таком как звезда, то по мере увеличения массы увеличивается и ее размер, поэтому расчет не является тривиальным. Кроме того, большие объекты, такие как звезды, намного менее плотные, чем маленькие объекты, такие как Земля, поэтому отношение между массой и радиусом другое.
Таким образом, то, как перетаскивание кадра на поверхности звезды сравнивается с перетаскиванием кадра на поверхности Земли, зависит от различных факторов. Однако перетаскивание кадра обычно является очень небольшим эффектом для всего, кроме сверхплотных объектов, таких как нейтронные звезды и, конечно, черные дыры. Это плотность, которая является самым большим фактором.
Наконец, я никогда не сталкивался с идеей, что вода в достаточно большом ведре не будет образовывать вогнутую поверхность. Можете дать ссылку на статью, в которой вы это читали?
Просто чтобы добавить к ответу Джона Ренни, объекты, в которых мы ожидаем увидеть самые большие эффекты перетаскивания кадров, - это вращающиеся черные дыры. Там на самом деле есть поверхность, называемая эргосферой (вне горизонта событий), где наблюдатели не могут оставаться неподвижными по отношению к наблюдателям, находящимся далеко от черной дыры. В некотором смысле их система отсчета движется быстрее скорости света.
Это интересно, потому что существует метод, называемый процессом Пенроуза, с помощью которого можно отнять угловой момент у черной дыры, находясь внутри эрогсферы, и преобразовать его в энергию, которая может покинуть систему. В принципе, это можно было бы использовать для получения большего количества энергии, чем даже при ядерных реакциях. Конечно, сначала вам нужна вращающаяся черная дыра...
Ральф Бергер
Толстяк