Forskjellen mellom tyngdebølger og gravitasjonsbølger

Hovedforskjell - Gravity Waves vs Gravitational Waves

Begrepene "tyngdekraftsbølger" og "gravitasjonsbølger" er to ofte forvirrede termer i fysikk. Gravitetsbølger genereres i fluidmedier eller på grensesnitt mellom to fluidmedier. På den annen side produseres tyngdebølger av kosmologiske fenomener i universet. Dette er hovedforskjell mellom tyngdekraftbølger og gravitasjonsbølger. Gravitetsbølger kan lett oppdages på jorden mens gravitasjonsbølger ikke kunne oppdages til 14. september 2015. Begrepet tyngdekraftbølger er ikke komplisert, mens begrepet gravitasjonsbølger er komplisert. De generasjon av tyngdekraftbølger kan lett forklares i væskedynamikken, mens generasjonen av tyngdekraftbølger ikke er lett å forstå. Så, som du kan se, har disse to begrepene helt forskjellige betydninger. Denne artikkelen forsøker å gi deg bedre forståelse for disse forskjellene.

Hva er Gravity Waves

Når en fluidpartikkel eller en gruppe partikler beveger seg på et grensesnitt av to fluider (mellom en vann- og luftkilde) eller inn i et område av væsken med en annen tetthet, forsøker tyngdekraften å gjenopprette den tapte likevekten ved å erstatte og omplassere noen væskepartikler på passende steder. Dette forsøket med tyngdekraften genererer svingninger og oscillerer om likevektstilstanden, kjent som tyngdekraftbølger eller oppdrift bølger. Gravitasjonsbølgene som genereres ved grensesnitt mellom en vannkropp og luft kalles overflate tyngdekraften bølger mens tyngdekraftbølgene som genereres i vannkroppene (sjø, dammer og innsjøer) kalles indre tyngdekraften bølger.

Overflatevektbølger

Hva er Gravitational Waves

Eksistensen av gravitasjonsbølgene ble først foreslått av Albert Einstein i 1916, men forskere var ikke i stand til å oppdage dem til 14. september 2015. Det var mange argumenter, selv blant noen store strømforskere, om eksistensen av gravitasjonsbølger. Et team av forskere ved LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) kunngjorde i september 2015 at de har oppdaget gravitasjonsbølger i stoffet i romtidskoordinatsystemet. Ifølge forskerne ved LIGO, har gravitasjonsbølgene de oppdaget, generert da to svarte hull slått sammen for å skape et enkelt gigantisk svart hull.

Teorien om generell relativitet forutser at et system med to svarte hull som kretser rundt hverandre, frigir sin energi som gravitasjonsbølger. Så, systemet mister sin energi og får dem til å komme nærmere. Denne prosessen tar milliarder av år, og i løpet av den endelige brøkdel av et sekund slår de to svarte hullene mot hverandre og skaper et enkelt gigantisk svart hull. Som et resultat av denne enorme kosmologiske streiken omdannes en del av systemets masse til energi og forplanter seg gjennom rom som gravitasjonsbølger. Mengden av masse som omdannes til energi er gitt av den berømte Einsteins likning, E = mc².

Forskjellen mellom tyngdebølger og gravitasjonsbølger

Grunnleggende natur:

Gravity bølger: Gravity bølger er mekaniske bølger.

Gravitasjonsbølger: Gravitasjonsbølger er ikke mekaniske bølger.

Origins:

Gravity bølger: Overflatevektbølger som havbølger produseres ofte på vannflater med vind. Bølgene som produserer når en stein faller ned i en dam eller innsjø, er også overflategravitasjonsbølger. Tides er også overflatebølger skapt av tiltrengningen av solen eller månen. I tillegg skaper undervanns jordskjelv overflatevektbølger som kalles tsunamier.

Interne tyngdekraftbølger er produsert i væsker. Et eksempel på indre tyngdekraftbølger er fjellbølger som genererer når vinden går over et fjell. I tillegg, når oppdriften skyver opp, trekker tyngdekraften ned igjen for å gjenopprette likevekten, og som et resultat av denne reaksjonen produseres indre tyngdekraftbølger i luft. Det samme skjer i vannlegemer som hav og vann. Det vesentlige kravet til indre tyngdekraftbølger er en eksistens av kontinuerlig eller diskontinuerlig endring av tetthet av væsken. Generelt, i vannet, varierer temperaturen og saltholdigheten med dybden, og derfor varierer tettheten fra lag til lag i fluidet. Tettheten av atmosfæren varierer også på grunn av flere grunner.

Gravitasjonsbølger: I henhold til relativitetsteorien genererer et akselererende eller decelererende objekt som ikke er sfærisk eller sylindrisk symmetrisk, gravitasjonsbølger. I tillegg genererer uregelmessig formede spinnestjerner og binære systemer med svarte hull, neutronstjerner eller svarte hulnutronstjerner som kretser rundt hverandre også generasjonsbølger. Gravitasjonsbølger er produsert av kosmologiske eksplosjoner som supernova eksplosjoner eller gammastråle bursts (GBR) ifølge noen astrofysikere.

Vitenskapelige forklaringer og teorier:

Gravity bølger: Væskedynamikk kan brukes til å forklare tyngdekraftbølger.

Gravitasjonsbølger: Teorien om generell relativitet forutsier eksistensen og dannelsen av tyngdekraftbølger.

Hastighet:

Gravity bølger: Hastigheten varierer. Maksimal hastighet kan være rundt 100ms-¹.

Gravitasjonsbølger: Reiser med lysets hastighet.

Energi knyttet til bølgene:

Gravity bølger: Gravitybølger overfører energi gjennom materie.

Gravitasjonsbølger: Gravitasjonsbølger bærer energi bort gjennom tomt rom eller materie.

Gjenkjenning:

Gravity bølger: Noen typer tyngdekraftbølger som havvann kan ses med blotte øyne. Men det er noen typer tyngdekraftbølger som ikke kan ses med det blotte øye. Imidlertid kan de oppdages og kartlegges ved hjelp av satellittdata eller andre instrumenter.

Gravitasjonsbølger: Fysikere var i stand til å oppdage gravitasjonsbølger den 14. september 2015 for første gang ved hjelp av signaler registrert av LIGO.

Viktigheten av å oppdage:

Gravity bølger: Påvisning av tyngdekraftbølger er svært viktig i værprognoser og katastrofehåndtering.

Gravitasjonsbølger: Fysikere tror at gravitasjonsbølgene kan trenge inn i en hvilken som helst kosmologisk barriere. Så, gravitasjonsbølger bærer svært viktig kosmologisk informasjon, og de vil avsløre universets hemmeligheter.

Medium for forplantning:

Gravity bølger: Gravity bølger trenger et medium for forplantning som de er mekaniske bølger. De produseres i væsker og formeres i væsker.

Gravitasjonsbølger: Gravitasjonsbølger trenger ikke et medium for forplantning som de ikke er mekaniske bølger.

Demping av fysiske barrierer:

Gravity bølger: Tyngdebølger dempes vesentlig av fysiske barrierer.

Gravitasjonsbølger: Dempingen av gravitasjonsbølger når de går gjennom fysiske barrierer er ubetydelig.

Bilde Courtesy:

"Wind wave" av Brocken Inaglory - Eget arbeid, (GFDL) via Commons Wikimedia 

"History of the Universe" av Yinweichen - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia