Самая внутренняя устойчивая круговая орбита в решении Шварцшильда

Недавно я читал о GR и могу проследить вывод решения Шварцшильда в его окончательную и хорошо известную форму в координатах Шварцшильда.

Аргумент стабильности орбиты (для массивной пробной частицы) также ясен - не может существовать устойчивая круговая орбита для р < 6 М .

После этого обычно следует расчет для Земли:

р "=" 6 г М / с 2 "=" 0,03 м

радиус Земли "=" 6300 к м .

Таким образом, сравнивая их, можно заметить, что для Земли это не проблема, потому что 0,03 м находится значительно ниже поверхности.

У меня вопрос - как мы можем сделать такое сравнение? Радиус планеты измеряется в сферических координатах, но р в р "=" 6 М находится в координатах Шварцшильда - при выводе решения Швартшильда начинают со сферических координат, но делают много преобразований координат, поэтому в результате р действительно очень сложная функция сферического радиуса, и сравнение их значений кажется неправильным.

Гораздо проще: внутри Земли геометрия пространства-времени не является шварцшильдовской. Это Шварцшильд вне Земли, если сделать три упрощающих предположения: 1) распределение массы Земли сферически симметрично 2) вращением Земли пренебречь 3) Земля находится в космосе одна (без Солнца, без Луны и т. д.). Значение 0,03 м << Радиус Земли означает только то, что геометрия пространства-времени вокруг Земли очень слабо зависит от ее массы — она очень мало отличается от лоренцевской.
при выводе решения Швартшильда вы начинаете со сферических координат, но делаете много преобразований координат. Это звучит для меня как недоразумение, хотя трудно быть уверенным, не видя, какой источник вы читаете. Не существует лежащей в основе плоской системы сферических координат, которая впоследствии преобразуется в координаты Шварцшильда.

Ответы (2)

Координата Шварцшильда р определяется так, что площадь р "=" с о н с т . поверхность 4 π р 2 при этом площадь оценивается с использованием метрики при фиксированных т . Это означает, что наш (в очень хорошем приближении) плоский пространственно-временной радиус можно считать р как совпадающую с координатой Шварцшильда р как только мы окажемся вне тела земли. (Метрика Шварцшильда не применяется внутри Земли)

Спасибо за ответ, но это не совсем то, с чем у меня проблема. Да, я знаю о S2-слоении и о том, что это внешнее решение. Я не могу понять, что если мы делаем преобразование координат: r -> r' = f(r), то нет смысла делать сравнение формы: r < r' и мы делаем много преобразований при выводе Шварцшильда решение

Сравнение по-прежнему актуально, хотя его значение немного скрыто. Координата Шварцшильда r определяется как квадратный корень из площади поверхности сферы на этом расстоянии, деленный на 4 π . Другими словами А "=" 4 π р 2 .

Поэтому говорят, что радиус Земли больше, чем 0,03 м говорит о том, что площадь поверхности Земли больше, чем 0,01 м 2 , что явно соответствует действительности. И говоря, что радиус Земли 6300 к м говорит, что его площадь поверхности 4 π ( 6300 к м ) 2 что, если мы аппроксимируем Землю как сферически симметричную и невращающуюся, приблизительно верно.