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SUN - BLACK HOLE - boule lumineuse ou communément SUN
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Le trou noir dans la décision de la Kerr en rotation. Son axe de rotation détermine la direction particulière dans l'espace, de sorte que l'espace - temps est incurvée de manière différente en fonction de l'angle par rapport à l'axe de rotation. Rotationally géométrie symétrique de l' espace, plutôt que de symétrie sphérique dans le trou noir de Schwarzschild. Cette complexité conduit à des changements radicaux dans la nature des orbites circulaires de rayons lumineux.
Pour comprendre l'agencement des orbites de lumière autour d'un trou noir de Kerr, imaginons que nous sommes à la recherche le long de l'axe de rotation dans la direction du trou noir dans les rayons de lumière qui viennent vers elle dans le plan équatorial.
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Figure 4. Orbites autour du trou noir de Kerr du monde (dans son plan équatorial). Ces rayons lumineux qui passent d'un trou noir en rotation, seulement déviés par petits angles. Un rayon lumineux approchant le trou à la valeur désirée du paramètre d'impact, peut se diriger sur une orbite circulaire autour de ce trou. Mais , dans le plan de l' équateur comporte deux orbites circulaires de lumière instable. En dehors de l'orbite contient rayons inverse rotation, et l'intérieur-Direct. |
Comme on peut le voir sur la figure 4, les rayons lumineux passant à distance du trou (par exemple pour les grandes valeurs du paramètre d'impact), dévient que faiblement. Lorsque le paramètre d'impact a une valeur strictement défini, un rayon de lumière, et dans ce cas peut aller dans une orbite circulaire autour du trou noir. Cependant, il y a maintenant deux possibilités. Si le rayon de lumière provenant du trou d'un côté, il peut être capturé sur une orbite circulaire instable sur laquelle il est tiré dans la direction opposée à la direction du trou de rotation. Cette orbite circulaire avec une rotation inverse est situé à une plus grande distance du trou noir que dans le cas de Schwarzschild sphère photon.
Si le faisceau de lumière provenant du trou d'autre part, il peut être capturé et une orbite circulaire instable, mais maintenant, le faisceau est tiré dans la même direction que le trou lui-même tourne. Cette orbite circulaire avec rotation directe est beaucoup plus près du trou - plus proche que dans le cas de Schwarzschild sphère photon.
L'analyse du comportement des rayons lumineux dans le plan équatorial indique qu'il ya deux orbites circulaires - internes, sur lesquelles la lumière est tiré dans la même direction dans laquelle le trou noir en rotation, et l'extérieur, dans lequel la lumière tourne dans le sens opposé. Nous pouvons dire que, quand Schwarz-shildovskaya trou noir devient un moment angulaire, la sphère des photons "divise" en deux. Entre les orbites de l'avant et la rotation inverse dans le plan équatorial a un ensemble d'orbites instables circulaires pour les rayons lumineux. Ces orbites correspondent aux faisceaux lumineux, venant du trou noir à partir de différentes directions qui ne se trouvent pas dans le plan équatorial.
Afin de comprendre ce qui se passe en dehors du plan équatorial, considérer les rayons lumineux approchant le trou parallèle noir à l'axe de rotation. La figure 5 représente le trajet des rayons dans le voisinage de la limite du trou noir (M = a), calculé Charles T. Cunningham.
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Figure 5. Les orbites de lumière autour d' un trou noir de Kerr (parallèle à l'axe de rotation). Ces rayons lumineux qui passent d'un trou noir en rotation, seulement déviés par petits angles. Pour un faisceau de lumière venant dans le trou parallèle à l'axe de rotation, il est possible qu'une seule orbite circulaire. (Schéma construit pour la solution ultime Kerr, où M = a.) |
Si la figure 4 montre la "vue de dessus", à savoir des orbites se trouvant dans le plan équatorial de la Figure 5 - cette "vue de côté" sur l'orbite des rayons lumineux dans un plan passant par l'axe autour duquel tourne le trou noir.
Comme toujours, les rayons de lumière, en passant loin du trou noir, seulement déviées par de petits angles. paramètres d'impact des rayons est inférieur à (m. E qui étendent plus proche de l'axe de rotation) sont déviés en plus forte. Or, parmi l' ensemble des valeurs du paramètre d'impact, il n'y a qu'une seule, dans lequel la lumière est piégée dans une orbite circulaire autour du trou (figure 5), donc, pour les poutres, adapté au trou parallèle noir à l'axe de rotation, il n'y a qu'une seule orbite circulaire instable. Cette orbite est du trou noir à une distance intermédiaire entre les distances aux orbites dans le plan équatorial avec la rotation avant et arrière.
Ainsi, autour du trou noir, il y a beaucoup de différentes orbites instables circulaires des rayons lumineux. Le plus éloigné d'entre eux - il est sur une orbite circulaire avec une rotation en sens inverse dans le plan équatorial. La plus proche - orbite circulaire avec la bonne rotation, à nouveau sur le plan équatorial. Entre ces deux extrêmes, il existe divers orbite possible des rayons lumineux, approché le trou noir à des angles différents. Pour tout angle donné sera orbite, à la fois directe et inverse la rotation avec, sauf pour les rayons qui sont parallèles à l'axe de rotation venir. Pour un faisceau de lumière, a approché le trou parallèle noir à l'axe de rotation, il y a seulement une orbite circulaire.
Si le trou noir tourne lentement, la propagation des petites orbites circulaires. Toutes orbite possible sont situés à côté de l'autre sur l'horizon d'événement extérieur à une distance proche de la position de la sphère de Schwarzschild photonique (qui aurait existé si le trou ne tourne pas). Une rotation plus rapide du trou noir dans la distance entre les orbites ekvatorialnoy plan avec la rotation avant et arrière devient plus grande. En conséquence, l'augmentation et la propagation des rayons des orbites circulaires. La plus grande variation possible se produit pour limiter le trou noir de Kerr (où M = a).
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Fig. 6 La propagation des orbites circulaires près de la lumière d' un trou noir en rotation rapide. Toutes les orbites possibles circulaires de lumière à proximité du trou noir de Kerr (avec ~ 90% M) se situent dans les limites indiquées ici. Chaque rayon de lumière allant dans une orbite circulaire, d' une manière courbée très compliquée, restant sur la surface de l'ellipsoïde dans les limites spécifiées. |
Pour une représentation visuelle de la propagation des orbites circulaires légers - à proximité d' un trou noir en rotation, il est préférable de représenter la surface de l' enveloppe de toutes ces orbites, composé de deux parties - externes et internes.
Fig. La figure 6 montre une coupe transversale de la surface enveloppe de l'ensemble des orbites circulaires tournant autour possibles rapidement Kerr trou (en% M ~ 90). Chaque rayon de lumière se déplace de manière très compliquée le long de la surface de l'anneau elliptique à l'intérieur de ces frontières. Avec la perte de moment angulaire du trou noir comme rotation lente devrait diminuer et le volume compris entre les parties de la surface de l'enveloppe. A la rotation d'arrêt complet de la surface de l'enveloppe se transforme en une sphère de photons Schwarzschild trou noir.
Jusqu'à présent , nous avons seulement traité ce qui se passe en dehors du trou noir de Kerr.
Pour se familiariser avec la géométrie dans un trou, imaginons que nous avions envoyé un faisceau de lumière avec le paramètre d'impact est inférieure à celle requise pour capturer l'orbite circulaire. La figure 7 montre les rayons de lumière, adapté pour Kerr trou noir parallèle à l'axe de rotation et la valeur du paramètre d'impact est inférieure à celle requise pour capturer le faisceau sur une orbite circulaire. La figure 7 et est basée sur des calculs Cunningham. Nous notons le fait important que le trajet des rayons lumineux à proximité du centre du trou noir et aller allumer la singularité. Lorsque loin du trou noir de Kerr, la gravité provoque l'attraction et tire tout à l'intérieur du corps, puis près de la singularité, il agit comme une force répulsive, et tend à les pousser dehors! Ces rayons lumineux, qui visent directement à l'anneau déviées le plus dur - ces rayons sont littéralement rebondir du trou noir. Ce caractère "repoussante" de la singularité Kerr signifie que, à une certaine distance du centre du trou de la répulsion gravitationnelle équilibre l'attraction gravitationnelle.
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Fig. 7 Les trajectoires des rayons lumineux à l' intérieur du trou noir de Kerr. Ces rayons lumineux sont dirigés dans un trou noir en rotation avec moins que pour une orbite circulaire, la valeur du paramètre d'impact, tomber dans le trou. chemins de rayons lumineux Kind profondément à l' intérieur du trou montre que les rayons de lumière singuliers répulsives. Près de la singularité des rayons lumineux soumis à l'action d'anti-gravité. (Schéma construit pour la solution ultime Kerr, où M = a.) |
Ainsi, dans la zone neutre à nouveau aura une incidence sur les possibles orbites circulaires de la lumière! La figure 8 illustre les limites de toutes les orbites possibles circulaires de lumière profondément dans l'horizon d'événement intérieur. Contrairement à des orbites extérieures de lumière autour du trou noir dans la région interne peuvent être non seulement instable, mais aussi des orbites stables. Par conséquent, la singularité du trou noir de Kerr est entouré par des rayons lumineux.
Pour explorer la zone la plus profonde du trou noir de Kerr, nous imaginons que nous envoyons des rayons de lumière parallèles à l'axe de rotation et est très proche de lui, de sorte que la valeur du paramètre d'impact pour ces rayons de lumière est moins que nécessaire pour entrer dans la singularité de l' anneau. Par conséquent, les rayons lumineux provenant le long de l'axe de rotation ou à proximité, vont passer à travers l'anneau dans l'espace négatif.
Considérons le passage des rayons lumineux à travers la singularité, nous notons tout d'abord que les rayons sont déviés à partir des bords de l'anneau.
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Fig. 8. La propagation des orbites circulaires pendulaires de la lumière dans l'espace négatif (r <0). Tous les possibles orbites circulaires pendulaires près de la singularité du trou noir de Kerr (a = 90% M) se situent dans les limites indiquées dans le diagramme. A l' intérieur de la zone des rayons spatiaux négatifs de léger rebond avant et en arrière sur la surface ellipsoïdale. |
Ceci est dû à la répulsion gravitationnelle près de la singularité. Une partie de l'ensemble des rayons selon la figure 7 peut plonger un instant dans l'espace négatif et à partir de là. Ils forment un pendule orbites circulaires et dans l'espace négatif d'un trou noir de Kerr - Figure 8.
Enfin, considérons le faisceau de lumière vient à une singularité Kerr de l'univers négatif. Ceux qui sont sur l'axe de rotation ou très proche de lui, juste entrer dans l'espace grâce à la singularité de l'anneau positif. Cependant, comme le montre la figure 9, tous les rayons de lumière sont à l'approche d' un trou noir de grandes valeurs du paramètre d'impact, sont repoussés par celle - ci. Vu de l'espace négatif du trou est une source d'anti-gravité. Elle repousse et attire rien. Voilà pourquoi l'univers négatif est parfois appelé «le monde de l'anti-gravité."
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Figure 9. Les rayons lumineux provenant de l'espace négatif. En approchant d' un trou noir en rotation de négatifs faisceaux lumineux de l' espace repousser ce trou. Dans l'espace négatif d'un trou noir en rotation est la source de l' anti-gravité. (Schéma construit pour la solution ultime Kerr, où M = a.) |
Maintenant, après que nous avons examiné en détail les progrès des différentes trajectoires des rayons lumineux à proximité du trou noir de Kerr, on peut imaginer à quoi il ressemblera un trou noir en rotation pour l'astronome à distance. De quel côté ne serait pas regarder les astronomes de la Terre à la station spatiale - de toute direction et la distance du trou noir - le Soleil extérieur ressemblera incandescent balle.
Conclusion 1. Les objets matériels d'accélération à la vitesse de la lumière en cas de chute dans un trou noir - le soleil, convertie en énergie - formule e = le mc2 de rayonnement Einstein et de créer, conformément à la décision de Kerry pour les trous noirs, sphère lumineuse de rayon 696 000 km, qui est la nôtre. soleil ordinaire.
Auteurs: SI Gordeev, VN Voloshin 28.07.2003
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