地球上的重力波动与外太空来的引力波是啥关系呢?
谢谢悟空邀请!
要回答这个问题,先要搞明白什么是重力波,什么是引力波。
引力波比较大众了,重力波对多数人来说可能还是第一次见到。两者虽然都与引力有关,但概念大不相同。
什么是重力波?在物理学上,重力波属于流体力学。是地球自转和公转以及地球引力的一种组合力,从而使空气发生振荡,因此它时常在地球大气层各角落出现,持续时间可以有几分钟~1小时。重力波可分为“表面波”和“内波”:表面波就是两种不同介质界面的密度跃变,比如水面和空气的交界面,常会看到起伏不平的水波纹,又称“表面波”;“内波”就是在一种介质内的密度连续性的波峰和波谷变化,比如空气、海水…
平时能看到的云海如果有一股气流冲入,就会引起云海翻滚,但有重力的平衡,会形成垂直度的波动,这就是重力波。
比如风遇到山峰时,会产生垂直向上的气流,越是高空,波动越大。
什么是引力波?
引力波很多人都知道了,就是时空的涟漪,由质量天体引起时空的扭曲,不断运动而向四周扩散的时空密度的连续分层变化。在宇宙中大量存在,这也是爱因斯坦的广义相对论里预言的。美国的激光干扰引力波观测站(LIGO)在2016年多次成功观测到这种时空涟漪。
总结:重力波和引力波是毫不相干的两个物理概念,重力波只存在于三维世界,引力波却最低存在于四维时空之中。
字面含义首先,从语文的角度来看,虽然二者都叫“波”,但是,二者的“波”是两种类型:前者,指的是数据中存在的数值高低起伏;后者,指的是物理中震动传递能量的形式。所以,实际上除了字面上引力(重力)、波这几个词相同以外,本质上并无联系。
下面可以谈一谈具体是什么了。
重力波动指的是地球也上各处重力加速度大小不同,或者说,同一质量物体在地球不同地方,重力不同。一般来讲,重力加速度g的大小只和纬度(与地轴间距离)以及绝对海拔高度(与地核间的距离)有关。这是因为重力实际是:物体与地球间万有引力减去物体绕地球的向心力的“矢量差”(向量减法)。
对于某一个物体,它的质量m不变。由万有引力公式F=GMm/h²可知,m不变,又因为地球质量M、引力常数G也不变,万有引力只会和绝对海拔高度有关——高度越大(高),则引力越小,从而g也越小。
另一方面,物体的向心力fₙ一般来讲本质上是1-与大地、空气的摩擦力 2-与固定于地面物体间的支持力或者拉力等。从计算上看,大小来看fₙ=mω²L,L是该处与地球自转轴间距离。越往两极L越小,又因为地球自转速度不变(24小时一圈),所以越往两极fₙ越小,从而g越大。
实际上,即使纬度和绝对海拔高度相同,不同地方g也是不同的。根据卫星数据和地球测量数据结果绘制而成的“波茨坦土豆”图——重力常数分布图,显示了具体各个地方的g值。
引力波引力波主要是指,物体产生加速度时会同时产生一种时空扰动。就好比,在水面上静止的小纸船,你即便轻轻的触碰一下,纸船也会泛起涟漪。
引力波是由伟大的物理学家爱因斯坦于1916年在广义相对论中提出的。
引力波的主要性质有:第一,它是横波,在远源处为平面波;第二,它有两个独立的偏振态;第三,它携带能量,所以应当可以被探测;第四,它在真空中以光速传播;第五,它的强度很弱,而且,物质对它的吸收效率极低,直接探测引力波极为困难。
目前认为,要想探测引力波,必须观测到一次大的引力波发射,比如双黑洞合并。
计算引力波的公式为:a=ν·c,是由以下公式整理得到:E=mc²、E=nh(J)、F=am、λν=c、q=νh(J)。得到a=ν·c,进而整理出引力波频率ν=a/c,引力波波长λ=c/ν。
2017年10月16日,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。