Гравітаційне випромінювання, випромінювання гравітаційних хвиль, або хвиль тяжіння, нерівномірно рухомими масами (тілами).
Існування гравітаційних хвиль виходить із загальної теорії відносності (теорії тяжіння) А. Ейнштейна, сформульованою їм в 1916. Рівняння для гравітаційного поля математично дуже складні і вирішені лише для слабкого поля. Рішення відповідає поперечним хвилям, що поширюються із швидкістю світла у вакуумі. Проте гравітаційні хвилі до цих пір надійно не виявлені із-за їх надзвичайно малої інтенсивності і украй слабкої взаємодії з речовиною. Хоча переважна більшість фізиків переконана в їх існуванні, остаточно питання про реальність Р. і. повинен вирішити експеримент.
Є велика аналогія між законами взаємодії електричних зарядів і гравітаційних взаємодією мас. Так, закон Кулона схожий із законом усесвітнього тяжіння Ньютона, а рівняння електродинаміки Максвелла — з рівняннями Ейнштейна для слабкого гравітаційного поля. Тому і закони Р. і. формою дуже близькі до законів випромінювання електромагнітних хвиль. Джерелом електромагнітних хвиль є електричні заряди, рухомі з прискоренням, причому потужність електромагнітного випромінювання тим більше, чим більше заряд і його прискорення. Аналогічно джерелом Р. і. може бути будь-яке рухоме з прискоренням тіло. Роль «гравітаційного заряду», що створює поле тяжіння, грає при цьому гравітаційна маса тіла М-коду гр або, точніше (щоб вийшла розмірність заряду), величина де G — гравітаційна постійна, що входить як в закон усесвітнього тяжіння, так і в рівняння Ейнштейна. При нерівномірному русі маси гравітаційне поле може відриватися від маси, що створила його, і поширюватися самостійно у вигляді гравітаційних хвиль.
Потужність Р. і., у повній аналогії з електродинамікою, визначається велічиной гравітаційного заряду і його прискоренням, але вона дуже мала. Причина цього перш за все в крихті гравітаційної постійною G, що визначає «силу» гравітаційної взаємодії. Зі всіх відомих типів взаємодій гравітаційне взаємодія — найслабкіше. Так, для двох електронів воно в 10 42 раз слабкіше за їх електромагнітну взаємодію. Крім того, на відміну від електричних зарядів, всі гравітаційні заряди (гравітаційні маси) мають один і той же знак, причому питомий гравітаційний заряд — відношення гравітаційного заряду до інертної маси тіла, — один і той же для всіх тіл і рівний (оскільки з досвіду виходить, що гравітаційна маса при звичайному виборі гравітаційної постійною строго дорівнює масі інертної). Тому (аналогічно електромагнітному випромінюванню системи електричних зарядів одного знаку з одним і тим же питомим зарядом) Р. і. одних частин тіла, рухомого з прискоренням, буде обов'язкове частково компенсуватися випромінюванням ін. частин цього тіла (неповна компенсація відбувається лише за рахунок деякої відстані між окремими частинами випромінюючої маси). Таке випромінювання, як і сам випромінювач, називається квадрупольним. Т. о., змінний рух якої-небудь маси може привести лише до квадрупольного випромінювання гравітаційних хвиль, інтенсивність якого дуже мала.
Малоефективні і приймачі гравітаційних хвиль — гравітаційні антени, які також мають бути квадрупольного типа. Гравітаційною антеною може служити будь-яка пара мас або протяжне тіло і чутливий пристрій, реєструючий малі відносні зсуви мас. Гравітаційна хвиля створює змінне поле прискорень, що поширюється із швидкістю світла с. Амплітуда цього поля убуває обернено пропорційно до відстані від випромінювача. Дві маса гравітаційної антени, що знаходиться на деякій відстані один від одного в цьому полі прискорень, вагатимуться один відносно одного з частотою випромінювання. Мала величина відносного зсуву мас утрудняє виявлення Р. і.
Потужність Р. і., яка може бути отримана в лабораторних умовах від передавача (генератора) реальних розмірів, украй мала (порядку 10 -20 Вт ). Тому виробляються спроби виявити Р. і. від джерел позаземного походження. Найнадійнішими з них (що постійно діють) є близькі масивні подвійні зірки з відносно невеликим періодом звернення (1,5—4 ч ) і масами компонентів порядку маси Сонця (до таких джерел відноситься, наприклад, подвійна зірка WZ з сузір'я Стріли). Потужність Г.і. таких зірок ~ 10 23 gm. Це відповідає поверхневій щільності потоку Р. і. поблизу Землі порядку 10 -13 ст/м 2 . Велику щільність потоку (10 -4 — 10 * Вт/м-код 2 ) можна чекати при деяких вибухових процесах на зірках.
З розрахунку на такі сплески Р. і. позаземного походження американський фізик Дж. Вебер (1966) створив приймач Р. і., у якому гравітаційною антеною служив алюмінієвий циліндр довжиною 1,5 м-коду і масою 1,5 т. Циліндр підвішений на тонких нитках до рами, що складається із сталевих блоків, прокладених гумовими прокладками (антисейсмічний Фільтр). Циліндр і рама поміщені у вакуумну камеру, а вся установка розміщена далеко від індустріальних перешкод.
Кварцеві п'єзодатчики, наклеєні уподовж циліндра, перетворять механічні коливання в електричні сигнали. Чутливий підсилювач (у якому для зниження теплових коливань вхідний контур охолоджений до температури рідкого гелію) дозволяє реєструвати механічні коливання циліндра, відповідні руху одного торця циліндра відносно іншого з амплітудою 2 . 10 -14 див. Другий циліндр з такими ж частотними характеристиками поміщений на відстані ~ 1000 км. від першого. На нім також укріплені п'єзодатчики. Електричні сигнали з обох циліндрів поступають на схему збігів, щоб відрізнити сплески Р. і. (яке повинне синхронно збуджувати коливання в обох циліндрах) від сплесків теплових коливань (які не корельовані, тобто не збігаються в часі). Схема збігів виробляє вихідний імпульс, якщо сигнали перевищують деякий вибраний пороговий рівень і якщо вони відповідним чином зрушені за часом.
Установка працювала протягом довгого часу і було виявлено декілька десятків співпадаючих сплесків, приблизно в 10 разів тих, що перевищують шумовий рівень. Можливо, що спостерігалося спільне збудження обох циліндрів гравітаційними хвилями від деякого загального джерела. Проте щільність потоку Р. і., відповідна зареєстрованим сплескам, складає декілька десятків тис. Вт/м-код 2 , що є досить великий величиною для найбільш вірогідних відстаней до вибухових джерел позаземного походження. Подальші експериментальні дослідження повинні підтвердити або спростувати результат, отриманий Вебером. Чутливість установки Вебера не дуже велика (10 4 Вт / м-коду 2 ), але вона не є гранично досяжною.
Виявлення Р. і. від джерел позаземного походження відкрило б новий канал інформації про фізичні процеси в космосі.
Літ.: Вебер Дж., Загальна теорія відносності і гравітаційні хвилі, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962; Брагинський Ст Би., Гравітаційні хвилі і спроби їх виявлення, «Земля і Всесвіт», 1965 № 5: його ж, Гравітаційне випромінювання і перспективи його експериментального виявлення, «Успіхи фізичних наук», 1965, т. 86, ст 3, с. 433—46; Брагинський в.б., Руденко Ст Н., Релятивістські гравітаційні експерименти, там же, 1970, т. 100, ст 3, с. 395; Брагинський Ст Би., Фізичні експерименти з пробними тілами, М., 1970, гл.(глав) 3.
