» 帧拖曳(镜头-蒂林效应)

帧拖曳(镜头-蒂林效应)

1918
  • Josef Lense
  • Hans Thirring
实验室陀螺仪实验演示相对论中的拖帧现象。

General relativity predicts that a massive, rotating object should ‘drag’ the fabric of spacetime around with it, a phenomenon known as frame-dragging or the Lense-Thirring effect. This means a gyroscope orbiting the rotating body will precess, not because of any applied torque, but because spacetime itself is being twisted by the body’s rotation.

The Lense-Thirring effect is a subtle consequence of the Einstein Field Equations when applied to a rotating mass. While a non-rotating mass curves spacetime statically (described by the Schwarzschild metric), a rotating mass introduces a ‘twist’ to spacetime. This is analogous to a spinning ball in a viscous fluid like honey; the fluid near the ball is dragged by its rotation. In frame-dragging, spacetime itself is dragged. The effect is extremely weak. For Earth, the predicted precession of a gyroscope in a polar orbit is only about 42 milliarcseconds per year.

最确凿的证据来自2004年发射的引力探测器B(GP-B)卫星任务。GP-B在极地轨道上运行了四个超精密陀螺仪。经过多年的数据分析,科学团队于2011年宣布,他们测得的参考系拖拽效应与广义相对论预测值的误差在19%以内。在黑洞和中子星等快速旋转、质量极大的天体附近,这种效应更为明显。参考系拖拽在这些天体的天体物理学中起着至关重要的作用,它影响着吸积盘的行为,并可能为从活动星系核的两极发射强大的相对论喷流提供一种机制。

UNESCO Nomenclature: 2211
- 相对论

类型

抽象系统

中断

实质性

使用方法

广泛使用

前体

  • 爱因斯坦场方程
  • Mach’s principle (as a conceptual influence)
  • 经典力学中的角动量和旋转概念

应用

  • 利用重力探测器 b 等卫星测试广义相对论的基本预测
  • 测量黑洞的自旋
  • 了解大质量物体周围吸积盘的动力学
  • providing high-precision measurements of earth’s gravitational field

专利:

NA

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