Shapiro effekt

Gravitationstidsudvidelse medfører en anden effekt kaldet Shapiro-effekten (også kendt som gravitationssignalforsinkelse ).

På grund af denne effekt rejser elektromagnetiske signaler længere i gravitationsfeltet end i fravær af dette felt.

Opdagelseshistorie

Effekten blev først bemærket i 1964 af den amerikanske astrofysiker Irwin Shapiro . Shapiro foreslog et eksperiment, hvor radiobølger hoppede fra overfladen af ​​Venus og Merkur og vendte tilbage til Jorden. Shapiros beregninger forudsagde, at ved en bestemt placering af Jorden, Solen og Venus ville den forventede forsinkelsestid for signalet som følge af påvirkningen af ​​Solens gravitationsfelt være i størrelsesordenen 200 mikrosekunder [1] .

De første eksperimentelle data opnået i 1966-1967 ved MIT -observatoriet faldt sammen med Shapiros forudsigelser [2] . Siden da er korrektionerne blevet bekræftet af mere præcise eksperimenter både i solsystemet og i kompakte dobbeltstjernesystemer.

Forsinkelsesberegning

Beregning af tidsforsinkelsen for lys i et punktmassefelt

For et lyssignal, der passerer en punktmasse M , kan forsinkelsen beregnes ved hjælp af følgende formel:

Her  er en enhedsvektor rettet fra observatøren til kilden, og  er en enhedsvektor rettet fra observatøren til gravitationspunktet.

Formlen kan omskrives i en anden form:

hvor  er den effektive stigning i lysets vej, og er Schwarzschild-radius af den tiltrækkende masse.

Noter

  1. ↑ Irwin I. Shapiro. Fjerde test af generel relativitet  (engelsk)  // Physical Review Letters  : journal. - 1964. - Bd. 13 . - s. 789-791 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.13.789 .
  2. ↑ Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls og Richard A. Brockelman. Fjerde test af generel relativitet: Foreløbige resultater  (engelsk)  // Physical Review Letters  : journal. - 1968. - Bd. 20 . - S. 1265-1269 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.20.1265 .

Links