materialiojo žiedo dalelių poslinkis per gravitacinių bangų periodą T veikiant įvairios poliarizacijos gravitacinėms bangoms
gravitãcinės bañgos, gravitacijos lauko trikdžiai, sklindantys erdvėje šviesos greičiu (c). Gravitacines bangas skleidžia greitėjantys kūnai. A. Einsteino gravitacijos teorija nusako laisvųjų gravitacijos laukų, nesusietų su masėmis, buvimą, t. y. gravitacines bangas. Gravitacinių bangų poveikis kūnui reiškiasi jo deformacija – kūno dalių poslinkiu viena kitos atžvilgiu. Gravitacinių bangų fizika nagrinėja gravitacinių bangų generavimą, sklidimą, detektavimą. Gravitacinės bangos teoriškai nusakytos 1918 paskelbtame A. Einsteino veikale Apie gravitacines bangas (Über Gravitationwellen). Gravitacinės bangos pagal jų poveikį skirstomos į silpnąsias (tiesines) ir stipriąsias (tiesines ir netiesines). Įprastos sistemos spinduliuoja silpnąsias gravitacines bangas. Kūnų spinduliuojamų gravitacinių bangų energiją galima rasti išsprendus gravitacijos lauko Einsteino lygtis, kai žinomas kūno masės pasiskirstymas ir jo judėjimas. Tai gana sudėtingas uždavinys.
Gravitacinių bangų išskirtinė savybė yra ta, kad jas spinduliuojantis žemiausias multipolis yra kvadrupolis (elektromagnetines bangas spinduliuoja dipolis), be to, gravitacinė sąveika silpna, todėl gravitacinės bangos perneša labai mažai energijos. Pvz., gravitacinės bangos, kurią išspinduliuoja apskritimu judanti planeta, energijos srautas P = 32GΩ2M2R4/5c2; čia Ω – planetos kampinis greitis, M ir R – atitinkamai jos masė ir orbitos spindulys. Jupiterio Ω = 1,68·10–8 s–1, M = 1,9·1027 kg, R = 7,78·1011 m, todėl jo gravitacinės spinduliuotės energijos srautas tėra 5,3 kW. 1993 atrastas (R. A. Hulse’as ir J. H. Tayloras) dvinario pulsaro komponentų suartėjimas, per kurį kylančių gravitacinių bangų nunešama energija atitinka apskaičiuotą pagal Einsteino formulę. Daug galingesni gravitacinių bangų šaltiniai yra supernovų asimetriniai sprogimai, žvaigždžių kolapsas ir kiti. Silpnųjų gravitacinių bangų sklidimas apibūdinamas Einsteino lygtimis remiantis prielaida, kad silpnąsias gravitacines bangas atitinka tokia erdvėlaikio geometrija, kurios metrinis tenzorius yra gµν = ηµν + hµν; čia ηµν – Minkowskio tenzorius, hµν – erdvėlaikio trikdžiai, sukelti gravitacinių bangų; tenzorius hµν tenkina banginę d’Alembert’o lygtį ▯hµν = 0; čia ▯ = 1/c2(∂2/∂t2) – ∂2/∂x2 – ∂2/∂y2 – ∂2/∂z2 – d’Alembert’o operatorius, ir kalibravimo sąlygas, panašias į elektrodinamikos potencialų kalibravimo sąlygas.
Mažoje erdvėlaikio srityje gravitacinės bangos yra plokščios, todėl Descartes’o koordinačių sistemos ašį Ox nukreipus bangos sklidimo kryptimi, kad bangos frontas būtų plokštumoje yOz, ir panaudojus atitinkamas kalibravimo sąlygas parinktoje koordinačių sistemoje visi hµν komponentai, išskyrus h22 = –h33 = h+ ir h23 = h×, tampa lygūs nuliui. Tuo atveju gravitacinių bangų fronto yOz geometriją (bangos poliarizaciją) nusako metrinis tenzorius
gravitacinių bangų paieškos LISA projektas; schemoje pavaizduotas didelės bazės interferometras kosmose: 3 erdvėlaiviai su specialios konstrukcijos veidrodžiais lėtai dreifuoja paskui Žemę
Gravitacinių bangų paieška pradėta 20 a. 6 dešimtmetyje. Gravitacinėms bangoms aptikti kuriami specialūs detektoriai. Jie skirstomi į rezonansinius ir lazerinius. Rezonansiniai yra strypiniai ir sferiniai (jais registruojami gravitacinių bangų sukelti masyvaus cilindro ar sferos žemadažniai mechaniniai virpesiai). Rezonansinių detektorių jautris
L: K. Pyragas, K. Svirskas Erdvėlaikio ir gravitacijos teorija 2 d. Vilnius 1998; K. Pyragas Gravitacinės bangos Vilnius 2000; C. W. Misner, K. S. Thorne, J. A. Wheeler Gravitation San Francisco 1973.
1257