прибор для измерения вторых производных потенциала силы тяжести, характеризующих кривизну поверхности равного потенциала силы тяжести и изменение (градиент) силы тяжести в горизонтальном направлении (см. Гравитационное поле Земли)., Г.в., измеряющие только Градиенты силы тяжести, называются градиентометрами (см., например, Градиентометр гравитационный горизонтальный). Г.в. изобретён в конце 19 в. венгерским физиком Л. Этвешем. Г.в. состоит из лёгкого горизонтального или наклонного коромысла с укрепленными или подвешенными на его концах на разной высоте массами; коромысло подвешивается на тонкой упругой крутильной нити. В неоднородном гравитационном поле Земли возникает действующий на массы коромысла момент гравитационных сил. Коромысло поворачивается вокруг нити до тех пор, пока момент сил притяжения не уравновесится моментом упругих сил закрученной нити Производные потенциала силы тяжести определяются по углу поворота коромысла Г.в., корпус которого последовательно устанавливается под различными углами к меридиану (в разных Азимутах). Применяется фотографическая или визуальная регистрация. Конструкция Г. в. обеспечивает устранение влияния температуры, магнитного и электростатического полей. Точность измерения Г.в. вторых производных потенциала силы тяжести ±(1 - 2).10^-9 сек^-2. Г. в. применяют для изучения распределения неоднородностей плотности верхних слоев земной коры с геологоразведочными целями (см. Гравиметрическая разведка). Поскольку показания Г.в. зависят также от действия масс, составляющих рельеф земной поверхности, для учёта их влияния необходимо детально знать рельеф в ближайшей окрестности места проведения измерений.

М. У. Сагитов.

см. Коллапс гравитационный.

быстрое сжатие и распад межзвездного облака или звезды под действием собственной силы тяготения. Гравитационный коллапс - очень важное астрофизическое явление; он участвует как в формировании звезд, звездных скоплений и галактик, так и в гибели некоторых из них.

В межзвездном пространстве существует множество облаков, состоящих в основном из водорода плотностью ок. 1000 ат/см3, размером от 10 до 100 св. лет. Их структура и, в частности, плотность непрерывно изменяются под действием взаимных столкновений, нагрева звездным излучением, давления магнитных полей и т.д. Когда плотность облака или его части становится настолько большой, что гравитация превосходит газовое давление, облако начинает неудержимо сжиматься - оно коллапсирует. Небольшие начальные неоднородности плотности в процессе коллапса усиливаются; в результате облако фрагментирует, т.е. распадается на части, каждая из которых продолжает сжиматься.

Вообще говоря, при сжатии газа возрастают его температура и давление, что может препятствовать дальнейшему сжатию. Но пока облако прозрачно для инфракрасного излучения, оно легко остывает, и сжатие не прекращается. Однако по мере нарастания плотности отдельных фрагментов их остывание затрудняется и возрастающее давление останавливает коллапс - так образуется звезда, а вся совокупность превратившихся в звезды фрагментов облака образует звездное скопление.

Коллапс облака в звезду или в звездное скопление продолжается около миллиона лет - сравнительно быстро по космическим масштабам. После этого термоядерные реакции, происходящие в недрах звезды, поддерживают температуру и давление, что препятствует сжатию. В ходе этих реакций легкие химические элементы превращаются в более тяжелые с выделением огромной энергии (подобное происходит при взрыве водородной бомбы). Выделившаяся энергия покидает звезду в виде излучения. Массивные звезды излучают очень интенсивно и сжигают свое "горючее" всего за несколько десятков миллионов лет. Звездам малой массы хватает их запаса топлива на многие миллиарды лет медленного горения. Рано или поздно у любой звезды топливо заканчивается, термоядерные реакции в ядре прекращаются и, лишенная источника тепла, она остается в полной власти собственной гравитации, неумолимо ведущей звезду к гибели.

Коллапс звезд малой массы. Если после потери оболочки остаток звезды имеет массу менее 1,2 солнечной, то его гравитационный коллапс не заходит слишком далеко: даже лишенная источников тепла сжимающаяся звезда получает новую возможность сопротивляться гравитации. При высокой плотности вещества электроны начинают интенсивно отталкиваться друг от друга; это связано не с их электрическим зарядом, а с их квантово-механическими свойствами. Возникающее при этом давление зависит только от плотности вещества и не зависит от его температуры. Такое свойство электронов физики называют вырождением. У звезд малой массы давление вырожденного вещества способно сопротивляться гравитации. Сжатие звезды останавливается, когда она становится размером приблизительно с Землю. Такие звезды называют белыми карликами, поскольку светят они слабо, но имеют сразу после сжатия довольно горячую (белую) поверхность. Однако температура белого карлика постепенно снижается, и через несколько миллиардов лет такую звезду уже трудно заметить: она становится холодным невидимым телом.

Коллапс массивных звезд. Если масса звезды более 1,2 солнечной, то давление вырожденных электронов не в состоянии сопротивляться гравитации, и звезда не может стать белым карликом. Ее неудержимый коллапс продолжается, пока вещество не достигнет плотности, сравнимой с плотностью атомных ядер (примерно 3?1014 г/см3). При этом большая часть вещества превращается в нейтроны, которые, подобно электронам в белом карлике, становятся вырожденными. Давление вырожденного нейтронного вещества может остановить сжатие звезды, если ее масса не превышает приблизительно 2 солнечные. Образовавшаяся нейтронная звезда имеет диаметр всего ок. 20 км. Когда стремительное сжатие нейтронной звезды резко останавливается, вся кинетическая энергия переходит в тепло и температура поднимается до сотен миллиардов кельвинов. В результате происходит гигантская вспышка звезды, ее внешние слои с большой скоростью выбрасываются наружу, а светимость возрастает в несколько миллиардов раз. Астрономы называют это "взрывом сверхновой". Примерно через год яркость продуктов взрыва уменьшается, выброшенный газ постепенно охлаждается, перемешивается с межзвездным газом и в следующие эпохи входит в состав звезд новых поколений. Возникшая в ходе коллапса нейтронная звезда в первые миллионы лет быстро вращается и наблюдается как переменный излучатель - пульсар.

Если же масса коллапсирующей звезды значительно превышает 2 солнечные, то сжатие не останавливается на стадии нейтронной звезды, а продолжается до тех пор, пока ее радиус не уменьшится до нескольких километров. Тогда сила притяжения на поверхности возрастает настолько, что даже луч света не может покинуть звезду. Сжавшуюся до такой степени звезду называют черной дырой. Такой астрономический объект можно изучать только теоретически, используя общую теорию относительности Эйнштейна. Расчеты показывают, что сжатие невидимой черной дыры продолжается, пока вещество не достигнет бесконечно большой плотности. См. также ПУЛЬСАР; ЧЕРНАЯ ДЫРА.

катастрофически быстрое сжатие звезды под действием сил тяготения (гравитации). Согласно существующим астрономическим представлениям, К. г. играет определяющую роль на поздних стадиях эволюции массивных звезд. В течение миллиардов лет предшествующего периода своего существования звезда находится в равновесии: силы тяготения, стремящиеся сжать вещество звезды, уравновешиваются силами давления нагретого газа, противодействующими сжатию (см. Звёзды). Источниками энергии излучения звезды служат Термоядерные реакции, протекающие в центральных областях звезды при температурах в десятки миллионов градусов. По прошествии нескольких млрд. лет ядерные источники энергии звезды исчерпываются. Между тем звезда продолжает терять энергию, излучая в мировое пространство с поверхности свет, а из недр нейтрино. Это ведет к очень медленному сжатию центральных областей звезды. Если масса звезды не меньше чем 1,2 массы Солнца, то в центральных областях звезды плотность и давление возрастают настолько, что начинают идти ядерные реакции разрушения сложных ядер, при которых поглощается огромное количество тепла. Это приводит к тому, что с повышением плотности газа силы давления возрастают не так сильно, как силы тяготения, равновесие этих сил нарушается, и под действием тяготения, несбалансированного силами давления, звезда стремительно сжимается - происходит К. г. Процесс длится всего доли секунды, но за это время плотность центральных частей звезды возрастает до плотности атомного ядра, составляющей 10¹⁴ г/см³. Теперь уже мощные силы отталкивания прижатых друг к другу ядерных частиц замедляют или даже останавливают сжатие вещества в центральных областях звезды. Падающие внешние слои наталкиваются на остановившиеся, и возникает идущая наружу ударная волна, которая усиливается поглощением идущих изнутри нейтрино и детонацией остатков ядерного "горючего" в оболочке звезды. Внешние слои звезды выбрасываются в пространство. Этот процесс выброса наблюдается в виде вспышки сверхновой звезды (См. Сверхновые звёзды). Оставшееся после выброса оболочки ядро звезды с массой, не превышающей двух масс Солнца, представляет собой нейтронную звезду (См. Нейтронные звёзды). Такие звёзды астрономы наблюдают как источники пульсирующего радиоизлучения - Пульсары. Если масса ядра звезды велика (больше двух масс Солнца), то отталкивание ядерных частиц не в состоянии противостоять тяготению, и ядро звезды после быстрого остывания будет продолжать сжиматься. При этом поле ее тяготения возрастает настолько, что начинает играть роль эффекты общей теории относительности (см. Относительности теория), и никакие силы уже не в состоянии остановить сжатие. Эта стадия эволюции звёзд называется релятивистским К. г. Когда радиус звезды становится равным критическому значению - так называемому гравитационному радиусу (См. Гравитационный радиус) (определяемому массой звезды и равному 3 М₀ км, где М₀ - масса звезды, выраженная в массах Солнца), поле тяготения уже не выпускает никакое излучение, никакие частицы. Такой небесный объект называется "чёрной дырой", или "застывшей звездой".

Лит.: Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звезд, М., 1971.

И. Д. Новиков.

потенциал силы притяжения. Частные производные Г.п. по направлениям равны составляющим силы притяжения по этим направлениям. Использование Г. п. иногда упрощает изучение свойств силового поля. Это обусловлено тем, что Г.п., будучи скалярной величиной, для своего задания требует знания только его величины, в то время как для определения силы необходимо знать ещё и её направление.