李沅洪[1]2014年在《弯曲时空中的多普勒效应》文中研究指明相对论性效应是天体物理学和理论物理学中一个非常重要的研究领域,对各种相对论性效应的理论研究可以帮助我们解释某些天文观测现象。本文主要研究两种相对论性效应：(1)多普勒效应,(2)引力场中的引力频移(我们称之为弯曲空间的多普勒效应)。多普勒效应是波源和观察者有相对运动时,观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。相对论性多普勒效应是根据狭义相对论理论,研究了传播速度接近于光速的波动因为波源与观察者的相对运动而使得其频率(以及波长)的变化。相对论性多普勒效应和非相对论性的多普勒效应有许多不同之处,其方程式考虑了狭义相对论中的时间延长效应。这些方程式描述的是所观察到的频率的总差值,并具有相对论要求的洛仑兹对称性。我们研究了狭义相对论的多普勒效应,并给出了广义相对论的多普勒效应的一般表达式。在物理学中,当观测者在较弱引力场区域观测时,来自较强引力场区域的光或者其它形式的辐射的波长会变长,这种效应叫做引力红移。相反地,当观测者在较强引力场区域观测时,来自于较弱引力场区域的光或者其它形式的辐射的波长会变短,这种效应叫做引力蓝移。引力红移和引力蓝移统称为引力频移。本文研究了几种引力场中的引力频移现象：(1)在Schwarzschild引力场中,我们研究了其引力红移,所得到的结果与对太阳的光谱频率的观测到的引力红移一致；(2)在Reissner-Nordstrom引力场中,我们研究了电荷对频移的影响,得到场源所含电荷对频移的影响与电荷的正负无关；(3)在Kerr引力场中,我们讨论了时空的角动量对频移的影响,得到频移效应不仅与场源的质量有关,而且与时空的角动量有关；(4)在引力波时空中,其频移是时间的函数,而且频移依赖于光信号在引力波场中的传播方向。
陈菊华[2]2001年在《引力频移效应》文中认为本文第一部分系统地介绍了引力场的频移效应，如均匀引力场，静态引力场，质量源，电荷源，宇宙常数等等引力场中谱线的频移效应。第二部分我们主要研究了具有电荷，磁荷，磁矩和质量四极矩天体的引力频移效应，所得结果表明：1)磁矩产生紫移，且与角度θ有关；在θ=0和π时紫移最小，在θ=π／2时，紫移最大。2)电荷，磁荷与质量四极矩相互作用产生的频移是红移或是紫移由角度θ决定，当θ=0和π时，紫移最大，当θ=π／2时，红移最大。当θ=arccos(1／3~(1／2))时，频移为0。3)电荷，磁荷与磁偶极矩相互作用产生的频移与荷的正负和角度θ有关：当θ=π时红移最大，当θ=π／2时，频移为0。
卢卯旺[3]1998年在《场源参量对引力红移效应的影响》文中提出讨论了场源的电（磁）荷、角动量、旋转电荷和磁短对引力红移效应的影响。结果表明，电（磁）荷、角动量和磁矩均使这种效应减弱，旋转电（磁）荷使这种效应增强。
陈菊华, 王永久, 荆继良[4]2000年在《具有电荷、磁荷、磁矩、质量四极矩天体的引力频移效应(英文)》文中研究说明研究了具有电荷、磁荷、磁矩、质量四极矩天体的引力频移效应 ,所得结果表明 :1)磁矩产生紫移 ,且与角度θ相关 :在θ =0和π时紫移最小 ,θ =π/ 2时最大 . 2 )电荷 ,磁荷与质量四极矩相互作用产生的频移是红移或是紫移由角θ而定 ,当θ =0 ,π时 ,紫移最大 ;当θ =π/ 2时 ,红移最大 ;当θ =arccos (1/ 3)时 ,频移为 0 .3)电荷 ,磁荷与磁矩相互作用产生的频移与荷的正负及角度θ有关 :当θ =0时 ,紫移最大 ;当θ =π时 ,红移最大 .当θ =π/ 2时 ,频移为 0 .
贺观圣[5]2018年在《运动黑洞引力场中的相对论效应研究》文中研究表明本文采用洛伦兹推动法获得了场方程在谐和坐标系下的两个严格解和两个弱场解,分别为常速平动史瓦西黑洞和常速平动带电黑洞的精确谐和度规、常速平动克尔黑洞和常速平动克尔-纽曼黑洞的二阶后闵可夫斯基近似度规,并分别推导了这些背景场中的后牛顿(或弱场)动力学。进一步地,本文用一种新的后闵可夫斯基迭代技术详细研究了径向平动的带电旋转黑洞时变场中叁大可观测的相对论效应,包括光子和相对论性中性粒子的二阶引力偏折、光子的二阶引力时间延迟和二阶引力频移,并讨论了其中的速度修正效应。首先,我们推导爱因斯坦场方程关于运动黑洞的谐和度规。基于场方程的广义协变性,我们将洛伦兹变换作用于严格的史瓦西谐和度规上,得到了匀速运动的史瓦西黑洞的精确谐和度规。作为应用,我们推导了此常速运动史瓦西黑洞弱引力场中试验粒子的动力学方程。随后,我们将洛伦兹推动应用于来斯纳-诺斯特朗谐和度规,从而获得了以任意方向和大小常速运动的带电黑洞的精确度规,并推导了中性粒子的后牛顿动力学方程。我们又将洛伦兹推动应用于谐和坐标系下的弱场克尔度规和弱场克尔-纽曼度规,分别得到了任意常速运动克尔黑洞和任意常速运动克尔-纽曼黑洞的二阶后闵可夫斯基近似度规,并分别计算了两种背景时空中试验粒子的后牛顿动力学方程。在一阶后闵可夫斯基近似下,我们证明了通过洛伦兹变换获得的场方程解与场方程的延迟的列维势解是自洽的。其次,从径向运动克尔-纽曼黑洞的近似度规出发,我们推导了其赤道面内相对论性试验粒子的二阶后闵可夫斯基运动方程组并用后闵可夫斯基迭代技术和数值积分法分别对其进行了求解,获得了此时变背景场中光子和相对论性中性粒子的二阶引力偏折角的统一解析表达式。此结果验证了前人关于相对论性中性粒子的二阶史瓦西引力偏折角的解析表达式。我们还分别从数值上和解析上详细讨论了作用于引力偏折角二阶贡献项的速度修正效应,以及用高精度天文望远镜探测这些速度效应的可能性。然后,我们分别推导了稳态克尔-纽曼黑洞和径向常速运动克尔-纽曼黑洞所致的二阶引力时间延迟。对于稳态克尔-纽曼黑洞,我们所获得的结果证实了光线引力时间延迟中最大的二阶史瓦西贡献项的存在性。对于运动的克尔-纽曼黑洞,所得到的时间延迟结果在一阶后闵可夫斯基近似下与基于Liénard-Wiechert引力势解的结果是一致的。我们也详细讨论了作用于引力时间延迟的速度修正效应,并分析了其量级及其探测的可能性。我们发现以当今的高精度观测技术探测作用于时间延迟二阶史瓦西贡献项和二阶克尔项的速度效应是有可能的。最后,我们计算了径向运动克尔-纽曼黑洞赤道面内光线的二阶引力频移,详细分析了引力源的运动对频移的修正效应。我们发现当光源或者光探测器靠近引力源(间距达到碰撞参数的量级)时,对一阶引力频移的径向速度修正效应和横向速度修正效应具有同样的重要性,虽然这种有意义的速度效应通常会很短暂。
黄河[6]2011年在《引力场中的中微子振荡和质量亏损》文中认为引力效应是天体物理学和理论物理学中一个非常重要的研究内容。与此同时,对各类引力效应的理论研究对于解释具体的天文现象也有着重要的现实意义。人们根据爱因斯坦的引力场方程,可以得出许多牛顿引力理论中所没有的推论,其中一些可以或多或少地被赋予物理解释,这些推论便被称为引力效应。本文集中讨论两种典型的引力效应：(1)质量中微子在Reissner-Nordstrom(RN)场中以及Reissner-Nordstrom-de Sitter (RNdS)场中的振荡相位；(2)史瓦西场和史瓦西-德西特场中的质量亏损效应。近年来,关于质量中微子的研究引起了许多研究者的关注,特别是由于日本超级神冈大气中微子实验取得了巨大的成功,对质量中微子振荡的研究近年来也成为了一个热门领域。根据当前的粒子物理学理论可知,自然界存在着叁类中微子,分别为电子中微子,μ中微子和,丁中微子,中微子具有叁种不同的类型被称为中微子具有叁种不同的味。若中微子的静止质量不为零,则不同味的中微子之间可能会相互转化,如νe中微子运动一段距离后将转变为νμ中微子或ν(?)中微子,而νμ中微子ν(?)中微子又可能再次转换为νe。中微子。这种不同味中微子之间互相转化的现象称为“中微子振荡”。基于理论上的考虑,当考虑到引力场的作用时,对在平直时空中中微子振荡的描述也很自然地推广到弯曲时空中。最近,人们研究了在各种不同引力场中的中微子振荡现象,也对于引力场对中微子振荡的影响产生了极大的兴趣,并且用各种方法计算了中微子在各种引力场中的振荡相位,比如平面波近似等。本文计算了质量中微子在两种典型的引力场(RN场和RNdS场)中沿短程线传播的振荡相位,并对质量中微子在这两种场中的振荡相位的表达式进行了分析和比较。广义相对论预言,当粒子由无引力区域结合成引力质量时,质量的-部分要被辐射出去。由等效原理可知粒子的引力质量等于其惯性质量。由于动能和势能可以转化为惯性质量,所以也就可以转化为引力质量。引力场中的源质量就包含有与引力场本身质量相对应的自能。把这一质量和组成它的所有粒子都在无穷远处时所具有的质量进行比较,便可求得上述质量亏损。为此,需要先求出引力场中一个试验物体的质量和它在无限远处质量之间的关系式。本文在第叁章分别计算了在史瓦西场和史瓦西德西特场中的质量亏损：(1)中性实验粒子的质量亏损,(2)均匀吸积球壳的质量亏损,(3)均匀吸积球的质量亏损。在此基础上,阐明了计算结果的物理意义。
任红飞, 贾小林, 刘晓刚[7]2010年在《后牛顿近似下导航卫星的广义相对论效应》文中提出分析了时空度规的级数展开形式,介绍了IAU2000关于后牛顿度规的定义,给出了质点运动的后牛顿方程。在1PN度规下分析了卫星导航的广义相对论效应。包括信号传播路径的弯曲效应、信号传播时间的引力延缓效应、信号的引力频移和二级多普勒频移。分析了引力延缓效应的影响因素;估计了路径弯曲效应、引力频移和二级多普勒频移效应的影响量级。
胡承忠, 宫衍香[8]2009年在《CM天体引力场中试验粒子测地线方程的后牛顿算法》文中指出从后牛顿展开形式的度规张量出发,采用后牛顿近似方法讨论了具有磁荷和磁矩(CM)天体引力场中试验粒子的测地线方程,当略去磁矩和磁荷部分的影响时,方程回到Schwarzschild场的测地线方程。这套方程对于研究试验粒子轨道的长期演变对星系演化的影响有重要意义。
石东平, 龙炳蔚, 吴张晗[9]2005年在《单极化态线性引力波场中Proca光的频移》文中研究说明光在引力场中传播时,频率将会发生改变,但通常考虑光的引力红移时,却没有涉及到光子的静质量.从“重”电磁波的Proca方程出发,研究了线性引力波场中Proca光的频移.数值计算结果表明:若考虑光子的静质量,其频移效应将产生一个微小的修正(附加频移),但在目前的实验条件下不会产生可以观测的效应.
申文斌, 田伟[10]2008年在《广义相对论框架下GPS载波频移测量模型及初步实验结果》文中指出基于GPS信号在近地空间的传播特性,在广义相对论框架下阐述了GPS频移观测模型。对美国海军天文台(USNO)站(IGS永久站)的观测数据进行了分析,实验结果表明,GPS频移观测值与模型计算值之差的相对中误差约为7.7×10-12,这比相对论重力频移效应(量级约为4.4×10-10)高出了两个量级。本研究在千分之一的精度水平上证实了相对论重力频移方程的有效性,同时也是为真正实现利用GPS信号直接测定海拔高的初步尝试。
参考文献：
[1]. 弯曲时空中的多普勒效应[D]. 李沅洪. 湖南师范大学. 2014
[2]. 引力频移效应[D]. 陈菊华. 湖南师范大学. 2001
[3]. 场源参量对引力红移效应的影响[J]. 卢卯旺. 衡阳师专学报(自然科学). 1998
[4]. 具有电荷、磁荷、磁矩、质量四极矩天体的引力频移效应(英文)[J]. 陈菊华, 王永久, 荆继良. 湖南师范大学自然科学学报. 2000
[5]. 运动黑洞引力场中的相对论效应研究[D]. 贺观圣. 西南交通大学. 2018
[6]. 引力场中的中微子振荡和质量亏损[D]. 黄河. 湖南师范大学. 2011
[7]. 后牛顿近似下导航卫星的广义相对论效应[C]. 任红飞, 贾小林, 刘晓刚. 第一届中国卫星导航学术年会论文集（下）. 2010
[8]. CM天体引力场中试验粒子测地线方程的后牛顿算法[J]. 胡承忠, 宫衍香. 山东大学学报(理学版). 2009
[9]. 单极化态线性引力波场中Proca光的频移[J]. 石东平, 龙炳蔚, 吴张晗. 重庆大学学报(自然科学版). 2005
[10]. 广义相对论框架下GPS载波频移测量模型及初步实验结果[C]. 申文斌, 田伟. 《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集. 2008
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