[萬用表測零線和地線]什么是測地線的意思概念介紹

更新時間:2017/12/14 9:11:00  瀏覽量:830  手機版
測地線的名字來自于對于地球尺寸與形狀的大地測量學,那么你對測地線了解多少呢?以下是由答 案 網 ZqNF.Com小編整理關于什么是測地線的內容,希望大家喜歡!

  什么是測地線
  定義
  類似地球這樣的物體并非由于稱為引力的力使之沿著彎曲軌道運動,而是它沿著彎曲空間中最接近于直線的稱之為測地線的軌跡運動。例如,地球的表面是一彎曲的二維空間。地球上的測地線稱為大圓,是兩點之間最近的路徑。由于測地線是兩個機場之間的最短程,這正是領航員叫飛行員飛行的航線。在廣義相對論中,物體總是沿著四維時空的直線走。盡管如此,在我們的三維空間看起來它是沿著彎曲的途徑(這正如同看一架在非常多山的地面上空飛行的飛機。雖然它沿著三維空間的直線飛,在二維的地面上它的影子卻是沿著一條彎曲的路徑)。
  短程線
  如果兩曲面沿一曲線相切,并且此曲線是其中一個曲面的測地線,那么它也是另一個曲面 的測地線。 過曲面上任一點,給定一個曲面的切方向,則存在唯一一條測地線切于此方向。 在適當的小范圍內聯結任意兩點的測地線是最短線,所以測地線又稱為短程線。
  測地線效應
  光線經過一個大質量天體附近時,受其引力作用(或者說進入了該天體附近的彎曲空間), 路線會發生偏轉,稱為“測地線效應”。
  距離最短的曲線在相對論中的專業術語是測地線,事實上,相應于速度小于c,等于c,大于c的三種測地線分別稱為類時測地線,類光測地線和類空測地線。所以,如果不受到引力以外其他力的作用,物體將在類時或類光測地線上運動(因為沒有物體的速度能超過光速)
  例如,地球這樣的物體并非收到稱作引力的力的作用而沿著彎曲軌道運動;相反,他們之所以沿著彎曲軌道運動,是因為在彎曲空間中,他們遵循著一條最接近直線的路徑運動,這個路徑稱作測地線。用專業術語來說,測地線的定義就是相鄰兩點之間最短(或最長) 的路徑。
  測地線效應
  概述
  也稱作測地線進動(geodetic effect或geodetic precession)是指在廣義相對論預言下引力場的時空曲率對處于其中的具有自旋角動量的測試質量的運動狀態所產生的影響,這種影響造成了測試質量的自旋角動量在引力場內沿測地線的進動。這種效應在今天成為了廣義相對論的一種實驗驗證方法,并且已經由美國國家航空航天局于2004年發射的科學探測衛星“引力探測器b”在觀測中證實。
  解釋
  由于廣義相對論本身是一種幾何理論,所有的引力效應都可以用時空曲率來解釋,測地線效應也不例外。不過,這里自旋角動量的進動也可以部分地從廣義相對論的替代理論之一——引力磁性來理解。
  從引力磁性的觀點來看,測地線效應首先來源于軌道-自旋耦合作用。在引力探測器b的觀測中,這是引力探測器b中的陀螺儀的自旋和位于軌道中心的地球的質量流的相互作用。本質上這完全可以和電磁理論中的托馬斯進動做類比。這種相互作用所導致的進動在全部的測地線進動中起到三分之一的貢獻。
  另外的三分之二貢獻不能用引力磁性來解釋,只能認為來自于時空曲率。簡單來說,平直時空中沿軌道運動的自旋角動量方向會隨著引力場造成的時空彎曲而傾斜。這一點其實并不難于理解:垂直于一個平面的矢量在平面發生彎曲后定然會改變方向。根據推算,引力探測器b的繞地軌道周長由于地球引力場的影響會比不考慮引力場時的周長縮短1.1英寸(約合2.8厘米),這個例子在引力探測器b的研究中經常被稱作“丟失的一英寸”。在引力探測器b的位于642千米高空的極軌道上,廣義相對論的理論預言由于自旋-軌道耦合和時空曲率而產生的軌道平面上的測地線效應總和為每年進動6.606角秒(約合0.0018度)。這對于弱引力場中相對論效應來說已經是一個相當顯著的影響了(作為同為引力探測器b的觀測任務之一的地球引力場的參考系拖拽要比測地線效應弱170倍)。引力探測器b的觀測結果首先在2007年4月舉行的美國物理學會四月年會上進行了快報,其觀測結果與理論誤差小于1%。看過“測地線是什么“的人萬用表測零線和地線
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