Презентация на тему Астрономические системы отсчета и методы их построения

Содержание

Слайд 2

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Основные Элементы: Общая

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Основные Элементы:

Общая Теория Относительности

(или альтернативная теория гравитации)
Калибровочная свобода
Мультипольные гравитационные поля
Пост-Ньютоновские приближения
Асимптотические сшивки полей
Теория систем отсчета: резолюции МАС 2000
Теория прецессии и нутации МАС 2000
Компьютерные коды: NASA GEODYNE, Orbit Determination Program, CALC VLBI, etc.
Слайд 3

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Существующие стандарты Общая

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Существующие стандарты

Общая Теория Относительности

– резолюции МАС 2000
Устраняет нефизические степени свободы из наблюдаемых величин
Адекватная интерпретация гравитационных экспериментов
Параметризованный пост-Ньютоновский (ППН) формализм – морально устарел, требует модернизации. Причина:
Нединамичен
Системы отсчета не разработаны
Нековариантен
Калибровочные степени свободы перепутаны с физическими эффектами
Не вполне адекватен в интерпретации гравитационной физики и тестов ОТО
Слайд 4

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Параметризованная теория систем

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Параметризованная теория систем отсчета:

Ковариантна
Калибровочно-инвариантна
Оперирут

непосредственно с наблюдаемыми величинами
Исключает калибровочно-зависимые решения и эффекты
Слайд 5

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочная свобода электродинамики

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочная свобода электродинамики

Полевые

переменные эл.-эм. поля
Калибровочное преобразование
Калибровочная инвариантность эл.-эм. поля
Слайд 6

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Полевые переменные в

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Полевые переменные в гравитодинамике


Метрический тензор
Афинная связность
Тензор кривизны
Слайд 7

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочная инвариантность гравитодинамики

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочная инвариантность гравитодинамики

Слайд 8

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Гармоническая калибровка и

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Гармоническая калибровка и «остаточная»

калибровочная свобода

Гармонические условия
Уравнения Эйнштейна
«Остаточная» калибровочная свобода

Слайд 9

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочная свобода в

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочная свобода в релятивистской

задаче трех тел

Луна

Земля

Солнце

Граница локальной
системы отсчета
Земля-Луна

Слайд 10

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочные степени свободы

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочные степени свободы гравитационного

поля в системе Земля-Луна
Слайд 11

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Примеры калибровочной свободы:

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Примеры калибровочной свободы:

TT-TCB

преобразование времени
Лоренцево сокращение
Эйнштейновское сжатие
Релятивистская прецессия (de Sitter, Lense-Thirring, Thomas)
Слайд 12

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочное сжатие орбиты

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочное сжатие орбиты Луны

Величина

сжатия = 1 метр!
Эллиптичность земной орбиты приводит к годовой
осцилляции калибровочного сжатия = 2 мм.

Земля

Лоренцево
сжатие

Эйнштейновское
сжатие (сферическое)

Солнце

Луна

Слайд 13

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Являются ли калибровочные

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Являются ли калибровочные степени

свободы наблюдаемыми?

Эйнштейн: нет – отсутствуют в наблюдаемых данных, не имеют отношения к физическим эффектам
Нордведт: да – отсутствуют в наблюдаемых данных, их отсутствие указывает на присутствие гравимагнитного поля (эффект «голого короля»)
Kopeikin, S., Phys. Rev. Lett., vol. 98, id. 229001 (2007)
The LLR technique involves processing data with two sets of mathematical equations, one related to the motion of the moon around the earth, and the other related to the propagation of the laser beam from earth to the moon. These equations can be written in different ways based on "gauge freedom," the idea that arbitrary coordinates can be used to describe gravitational physics. The gauge freedom of the LLR technique shows that the manipulation of the mathematical equations is causing JPL scientists to derive results that are not apparent in the data itself.

Слайд 14

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Аберрация и сокращение

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Аберрация и сокращение размеров

движущихся тел


В частности, это означает, что размер сферы, полученный при её фотографировании посредством параллельного пучка лучей, не будет зависеть от конкретного наблюдателя, и всегда будет равен размеру сферы на фотографии, сделанной в системе покоя сферы, то есть Δr′. Аберрация изменяет направление пучка лучей. Фотографическая пластинка должна быть поставлена так, чтобы лучи света падали на неё перпендикулярно. Протяженная двигающаяся сфера наблюдается как повернутая на некоторый угол (равный углу аберрации!); при этом наблюдаемое поперечное сечение сферы остается неизменным – то есть Лоренцево сокращение сферы не наблюдается!

Фотография
движущейся сферы

Слайд 15

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Калибровочные степени свободы

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Калибровочные степени свободы в

уравнениях Эйнштейна-Инфельда-Гоффмана для системы Земля-Луна:

“Ньютоновские” преобразования релятивистской гравитационной 4-х силы
Устраняет все калибровочные степени свободы из преобразований координат!
Переводит все калибровочные степени свободы в уравнения движения Луны вокруг Земли, где они появляются как фиктивные (ненаблюдаемые) силы

Слайд 16

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Сферическая симметрия двигающегося

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Сферическая симметрия двигающегося небесного

тела определена неоднозначно в глобальной системе координат вследствие сокращения Лоренца/Эйнштейна и других (нелинейных) координатных эффектов. Для определения физической формы двигающегося тела, необходима локально-инерциальная система координат.

Можно постулировать и поддерживать
геометрическую форму тела в глобальной
системе координат, но это требует
существования внутренних напряжений,
компенсирующих релятивистское
сокращение (физика так не работает)

Релятивистское сокращение размеров двигающихся небесных тел и его влияние на уравнения движения

Слайд 17

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Пример: постулат сферической

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Пример: постулат сферической симметрии

тел в глобальной системе координат приводит к появлению фиктивной пост-Ньютоновской силы (Брумберг 1972; Копейкин и Власов 2004)
Слайд 18

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Выводы: Калибровочная свобода

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Выводы:

Калибровочная свобода в релятивистской

гравитационной физике играет ключевую роль, но трудна для конкретного понимания
Неправильное истолкование калибровочной свободы влечет:
появление нефизических эффектов в уравнениях движения;
неправильной интерпретации наблюдаемых данных;
предложение ошибочных гравитационных экспериментов;
нефизическую трактовку прецесии и нутации, неправильным выводам о внутренней структуре Земли и Луны;
неточностям в построении навигационных систем и геодезических координатных сетей;
ошибкам в прецезионной космической навигации в ближнем и дальнем космосе
Внимательно изучаем труды классиков и осваиваем тонкости теорий, обладающих калибровочной свободой
Слайд 19

08/01/2023 1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007 Блок-схема построения релятивистских

08/01/2023

1-я астрометрическая школа в Москве, октябрь 22-26, 2007

Блок-схема построения релятивистских систем

отсчета

Полевые уравнения гравитационного поля

Пост-Ньютоновские приближения

Калибровочные и граничные условия

Глобальная СК
(t, x)

Локальная СК
(u, w)

Координатные преобразования
(t, x) (u, w)

Сшивка полей. Анализ
остаточной калибровочной
свободы

Законы сохранения

Уравнения движения

Мультипольные разложения
полей (DSX мультиполи)