測地線的名字來自于對于地球尺寸與形狀的大地測量學(xué)，那么你對測地線了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是測地線的內(nèi)容，希望大家喜歡!

　　什么是測地線

　　定義

　　類似地球這樣的物體并非由于稱為引力的力使之沿著彎曲軌道運(yùn)動(dòng)，而是它沿著彎曲空間中最接近于直線的稱之為測地線的軌跡運(yùn)動(dòng)。例如，地球的表面是一彎曲的二維空間。地球上的測地線稱為大圓，是兩點(diǎn)之間最近的路徑。由于測地線是兩個(gè)機(jī)場之間的最短程，這正是領(lǐng)航員叫飛行員飛行的航線。在廣義相對論中，物體總是沿著四維時(shí)空的直線走。盡管如此，在我們的三維空間看起來它是沿著彎曲的途徑(這正如同看一架在非常多山的地面上空飛行的飛機(jī)。雖然它沿著三維空間的直線飛，在二維的地面上它的影子卻是沿著一條彎曲的路徑)。

　　短程線

　　如果兩曲面沿一曲線相切，并且此曲線是其中一個(gè)曲面的測地線，那么它也是另一個(gè)曲面 的測地線。 過曲面上任一點(diǎn)，給定一個(gè)曲面的切方向，則存在唯一一條測地線切于此方向。 在適當(dāng)?shù)男》秶鷥?nèi)聯(lián)結(jié)任意兩點(diǎn)的測地線是最短線，所以測地線又稱為短程線。

　　測地線效應(yīng)

　　光線經(jīng)過一個(gè)大質(zhì)量天體附近時(shí)，受其引力作用(或者說進(jìn)入了該天體附近的彎曲空間)， 路線會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為“測地線效應(yīng)”。

　　距離最短的曲線在相對論中的專業(yè)術(shù)語是測地線，事實(shí)上，相應(yīng)于速度小于C，等于C，大于C的三種測地線分別稱為類時(shí)測地線，類光測地線和類空測地線。所以，如果不受到引力以外其他力的作用，物體將在類時(shí)或類光測地線上運(yùn)動(dòng)(因?yàn)闆]有物體的速度能超過光速)

　　例如，地球這樣的物體并非收到稱作引力的力的作用而沿著彎曲軌道運(yùn)動(dòng);相反，他們之所以沿著彎曲軌道運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)樵趶澢臻g中，他們遵循著一條最接近直線的路徑運(yùn)動(dòng)，這個(gè)路徑稱作測地線。用專業(yè)術(shù)語來說，測地線的定義就是相鄰兩點(diǎn)之間最短(或最長) 的路徑。

　　測地線效應(yīng)

　　概述

　　也稱作測地線進(jìn)動(dòng)(Geodetic Effect或Geodetic Precession)是指在廣義相對論預(yù)言下引力場的時(shí)空曲率對處于其中的具有自旋角動(dòng)量的測試質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所產(chǎn)生的影響，這種影響造成了測試質(zhì)量的自旋角動(dòng)量在引力場內(nèi)沿測地線的進(jìn)動(dòng)。這種效應(yīng)在今天成為了廣義相對論的一種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法，并且已經(jīng)由美國國家航空航天局于2004年發(fā)射的科學(xué)探測衛(wèi)星“引力探測器B”在觀測中證實(shí)。

　　解釋

　　由于廣義相對論本身是一種幾何理論，所有的引力效應(yīng)都可以用時(shí)空曲率來解釋，測地線效應(yīng)也不例外。不過，這里自旋角動(dòng)量的進(jìn)動(dòng)也可以部分地從廣義相對論的替代理論之一——引力磁性來理解。

　　從引力磁性的觀點(diǎn)來看，測地線效應(yīng)首先來源于軌道-自旋耦合作用。在引力探測器B的觀測中，這是引力探測器B中的陀螺儀的自旋和位于軌道中心的地球的質(zhì)量流的相互作用。本質(zhì)上這完全可以和電磁理論中的托馬斯進(jìn)動(dòng)做類比。這種相互作用所導(dǎo)致的進(jìn)動(dòng)在全部的測地線進(jìn)動(dòng)中起到三分之一的貢獻(xiàn)。

　　另外的三分之二貢獻(xiàn)不能用引力磁性來解釋，只能認(rèn)為來自于時(shí)空曲率。簡單來說，平直時(shí)空中沿軌道運(yùn)動(dòng)的自旋角動(dòng)量方向會(huì)隨著引力場造成的時(shí)空彎曲而傾斜。這一點(diǎn)其實(shí)并不難于理解：垂直于一個(gè)平面的矢量在平面發(fā)生彎曲后定然會(huì)改變方向。根據(jù)推算，引力探測器B的繞地軌道周長由于地球引力場的影響會(huì)比不考慮引力場時(shí)的周長縮短1.1英寸(約合2.8厘米)，這個(gè)例子在引力探測器B的研究中經(jīng)常被稱作“丟失的一英寸”。在引力探測器B的位于642千米高空的極軌道上，廣義相對論的理論預(yù)言由于自旋-軌道耦合和時(shí)空曲率而產(chǎn)生的軌道平面上的測地線效應(yīng)總和為每年進(jìn)動(dòng)6.606角秒(約合0.0018度)。這對于弱引力場中相對論效應(yīng)來說已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)顯著的影響了(作為同為引力探測器B的觀測任務(wù)之一的地球引力場的參考系拖拽要比測地線效應(yīng)弱170倍)。引力探測器B的觀測結(jié)果首先在2007年4月舉行的美國物理學(xué)會(huì)四月年會(huì)上進(jìn)行了快報(bào)，其觀測結(jié)果與理論誤差小于1%。
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