Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
При определении постоянной тяготения в качестве притягивающихся масс неоднократно использовались тела из различного материала. На наш взгляд разнообразный состав взаимопритягивающихся масс при таких определениях вряд ли целесообразен. Независимость тяготения от состава притягивающихся масс более точно может быть определена из специальных дифференциальных опытов — типа опытов Этвеша. В частности, из результатов экспериментов самого Этвеша (с точностью 6 -IO-9) [51] и опытов Дике (с точностью 3 -IO-10) [10] можно считать уста-
ЗАМЕЧАНИЯ
139
новленным, что постоянная тяготения (в пределах достигнутой точности) не зависит от состава притягивающихся масс. Правда, опыты Этвеша претендуют на большее, так как позволяют вывести фундаментальное свойство гравитирующей и инертной масс —их эквивалентность. Подробно последние опыты типа Этвеша описаны в обзоре Дике [10], к которому мы и отсылаем читателя.
Зависимость постоянной тяготения от температуры притягивающихся масс. Одинаковое число элементарных частиц (протонов, электронов, нейтронов) имеет разную массу в зависимости от их размещения, а следовательно, и от энергии системы. Когда изменяется энергия системы, то изменяется притяжение этой массы Землей, т. е. должен изменяться вес системы в зависимости от ее температуры.
Специальные исследования по выявлению зависимости постоянной тяготения от температуры провели Пойнтинг и П. Филлипс [84]. Они производили взвешивание стального цилиндра весом в 266,17 г при изменении его температуры от +100° до температуры жидкого воздуха. Опыты были повторены с цилиндрами, весившими по 58 и по 187 г. В итоге Пойнтинг и Филлипс пришли к выводу, что изменение постоянной тяготения, если оно и существует, не превосходит 10-9 ее величины при изменении температуры на 1°С. Созернс [93] с той же целью установил на весах катушку тонкой платиновой проволоки, намотанной безындукционно на слюдяную рамку. Точное взвешивание катушки производилось при разрежении воздуха до 1,6 — 5 см рт. ст. Проволока нагревалась электрическим током. В опытах Созернса по сравнению с опытами Пойнтинга более точно осуществлялась дистанционная регистрация показаний весов, отсутствовало влияние конвективных потоков воздуха и т. д. Однако меньший диапазон изменения температуры (Д^ = 35°) повлиял на результат: было получено, что температурные изменения тяготения на 1°, если они существуют, составляли меньше 10~8 от величины тяготения.
П. Шоу и Н. Дзви [90] провели серию опытов по определению зависимости тяготения от температуры. Они использовали крутильную систему с кварцевой нитью. К коромыслу подвешивались два серебряных шара.
140
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[ГЛ. IV
В качестве притягивающей массы были взяты сорокакилограммовые свинцовые шары. Измерялось притяжение серебряных шаров притягивающими свинцовыми шарами при различных температурах от O0 до 250° С. Различие отклонений крутильной системы при разных температурах находилось в пределах ошибок измерений. Это заставило авторов отказаться от выводов, полученных на основании их более ранних опытов [91], когда якобы обнаруживалась корреляция тяготения с температурой.
Зависимость взаимного тяготения от присутствия других масс. Возможность влияния посторонних масс на гравитационное взаимодействие двух других масс следует из нелинейных уравнений общей теории относительности. Такое влияние может появиться в силу неаддитивности гравитационного поля.
Первые заслуживающие внимания экспериментальные определения влияния промежуточной среды на гравитационное взаимодействие масс были проведены JI. Аусти-ном и Ч. Твингом [28], которые экранировали массы в крутильных весах типа Кавендиша слоем масс различной плотности. Ошибки наблюдений не позволили сделать каких-либо определенных выводов.
Серию тщательно поставленных экспериментов осуществил в 1919—1930 гг. итальянский физик К. Майоран [74]. Он исходил из предположения, что если между двумя взаимопритягивающимися массами поместить экранирующую массу, то взаимное притяжение уменьшится на величину, пропорциональную величине притяжения, плотности и толщине экранирующего слоя масс. Коэффициент пропорциональности h в этой зависимости был назван коэффициентом экранизации тяготения. Говоря о зависимости взаимного тяготения двух масс от наличия других масс, уместно подчеркнуть, что из общей теории относительности следует возможность такой зависимости не только от присутствия экранирующих масс по направлению гравитационного взаимодействия пробных масс, но и при расположении масс в стороне. Майоран решил проверить изменение веса экранируемой от Земли массы. Экранирование осуществлялось помещением взвешиваемой массы внутрь полого шара. В экспериментах Майора-
ЗАМЕЧАНИЯ
141
на якобы наблюдалось изменение веса экранированной массы, которое соответствует коэффициенту экранизации порядка h = 10“12 см2!г.
В начале двадцатых годов Г. Рессел [89] рассмотрел астрономические следствия предположения, что экранизация тяготения существует. Если принять значение коэффициента h, найденное Майораном, то должны наблюдаться заметные аномалии движения Луны и планет, приливные явления на Земле и другие эффекты. Поскольку такие явления не обнаружены, то Рессел пришел к заключению, что h <^ IO-15 см2/г. Сходную оценку получили И. И. Ka-гальникова и В. В. Радзиевский [16], которые по амплитуде приливов нашли h 1,2 -IO-15 см2)г.
