Гравитационная постоянная

Гравитационная постоянная G лежит в основе закона всемирного тяготения.

Гравитацио́нная постоя́нная, постоянная Ньютона (обозначается обычно G, иногда G_N или γ)^[1] — фундаментальная физическая постоянная, константа гравитационного взаимодействия.

Согласно Ньютоновскому закону всемирного тяготения, сила гравитационного притяжения F между двумя материальными точками с массами^[2] m₁ и m₂, находящимися на расстоянии r, равна:

$F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}.$

Коэффициент пропорциональности G в этом уравнении называется гравитационной постоянной. Численно она равна модулю силы тяготения, действующей на точечное тело единичной массы со стороны другого такого же тела, находящегося от него на единичном расстоянии.

В единицах Международной системы единиц (СИ) рекомендованное Комитетом данных для науки и техники (CODATA)^[3] на 2008 год значение было

G = 6,67428(67)·10⁻¹¹ м³·с⁻²·кг⁻¹, или Н·м²·кг⁻²,

в 2010 году значение было исправлено на:

G = 6,67384(80)·10⁻¹¹ м³·с⁻²·кг⁻¹, или Н·м²·кг⁻².

В октябре 2010 в журнале Physical Review Letters появилась статья^[4], предлагающая уточнённое значение 6,67234(14), что на три стандартных отклонения меньше величины G, рекомендованной в 2008 г. Комитетом данных для науки и техники (CODATA), но соответствует более раннему значению CODATA, представленному в 1986 г. Пересмотр величины G, произошедший в период с 1986 г. по 2008 г., был вызван исследованиями неупругости нитей подвесок в крутильных весах^[5].

История измерения

Основная статья: Эксперимент Кавендиша

Гравитационная постоянная фигурирует в современной записи закона всемирного тяготения, однако отсутствовала в явном виде у Ньютона и в работах других ученых вплоть до начала XIX века. Гравитационная постоянная в нынешнем виде впервые была введена в закон всемирного тяготения, по-видимому, только после перехода к единой метрической системе мер. Возможно впервые это было сделано французским физиком Пуассоном в «Трактате по механике» (1809), по крайней мере никаких более ранних работ, в которых фигурировала бы гравитационная постоянная, историками не выявлено. В 1798 году Генри Кавендиш поставил эксперимент с целью определения средней плотности Земли с помощью крутильных весов, изобретённых Джоном Мичеллом (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнивал маятниковые колебания пробного тела под действием тяготения шаров известной массы и под действием тяготения Земли. Численное значение гравитационной постоянной было вычислено позже на основе значения средней плотности Земли. Точность измеренного значения G со времён Кавендиша увеличилась, но и его результат^[6] был уже достаточно близок к современному.

См. также

• Постоянная Гаусса

Примечания

1. ↑ В общей теории относительности обозначения, использующие букву G, применяются редко, поскольку там эта буква обычно используется для обозначения тензора Эйнштейна.
2. ↑ По определению массы, входящие в это уравнение, - гравитационные массы, однако расхождения между величиной гравитационной и инертной массы какого-либо тела до сих пор не обнаружено экспериментально. Теоретически в рамках современных представлений они вряд ли отличаются. Это в целом было стандартным предположением и со времен Ньютона.
3. ↑ CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants  (англ.). Архивировано из первоисточника 26 августа 2011. Проверено 28 октября 2008.
4. ↑ Phys. Rev. Lett. 105 110801 (2010) в ArXiv.org
5. ↑ Новости физики за октябрь 2010
6. ↑ Разные авторы указывают разный результат, от 6,754·10⁻¹¹ м²/кг² до (6.6 ± 0.04)·10⁻¹¹м³/(кг·с³) — см. Эксперимент Кавендиша#Вычисленное значение.

Ссылки

• Гравитационная постоянная — статья из Большой советской энциклопедии
• Статья о методах измерения гравитационной постоянной