явление

задержка света

Явление, при котором время прохождения света увеличивается из-за гравитационного потенциала, как в эффекте Шапиро.
14 статей

Описание

Задержка света, также известная как эффект Шапиро, — это гравитационная временная задержка света, проходящего вблизи массивного объекта. Согласно общей теории относительности, сильное гравитационное поле замедляет течение времени, а поскольку свет движется с постоянной скоростью, замедление времени фактически увеличивает время прохождения света вдоль его траектории. Это не просто техническая деталь, а прямое следствие искривления пространства-времени: свет следует по геодезической в искривлённом пространстве-времени, и координатное время, которое он затрачивает, больше, чем в плоском пространстве.

История

Эффект был предсказан Ирвином Шапиро в 1964 году и впервые подтверждён в 1967 году при радиолокации планеты Меркурий с использованием радиотелескопа Аресибо.

Как это работает

Когда световой сигнал проходит вблизи массивного тела (например, Солнца), гравитационный потенциал φ вызывает задержку Δt = −(2GM/c³) ln(1 − R/r), где M — масса, R — прицельный параметр, а r — расстояние до наблюдателя. Эффект наиболее силён, когда свет проходит вблизи поверхности тела. На практике это измеряется путём отражения радиосигналов от планет или космических аппаратов и сравнения времени полного прохождения с предсказаниями ньютоновской гравитации. Задержка очень мала — для Солнца она составляет не более примерно 250 микросекунд, — но она измерима с помощью современных часов.

Где применяется

Задержка Шапиро используется для проверки общей теории относительности в Солнечной системе, для калибровки времени в массивах пульсарного тайминга при обнаружении гравитационных волн, а также для измерения масс далёких галактик по временным задержкам гравитационного линзирования.

Любопытный факт

Задержка Шапиро настолько чувствительна, что в эксперименте с космическим аппаратом «Кассини» она была измерена с точностью до одной тысячной, подтвердив теорию Эйнштейна с точностью до 0,001%.

Статьи по теме · 14

Смещение в гонке вариантов: как задержка наблюдения искажает оценку преимущества
Два бегуна стартуют на дистанции с меняющимся уклоном. Один выходит раньше, другой позже, и судья замеряет их скорости, не зная о разнице в старте. Так и с вариантами вируса: данные о них приходят с задержками, и если эти задержки неодинаковы, оценка конкурентного преимущества может оказаться грубо неверной. В эволюционной биологии преимущество часто оценивают по наклону логит-кривой частоты вторгающегося типа.
Гравитационное отклонение света: точность до наносекунд дуги
Луч света, проходя вблизи массивного тела, испытывает отклонение от прямолинейного пути — это явление, известное как гравитационное линзирование. Аналогия со струёй воды, огибающей камень в ручье, хорошо передаёт суть: гравитация массивного объекта искривляет траекторию фотонов, подобно тому как препятствие изменяет течение воды.
Спор материи с пространством: как устранить неоднозначность в модифицированной гравитации
Весы, на которых взвешивают не тело, а само пространство вокруг него. Так работают уравнения Эйнштейна в общей теории относительности: они связывают кривизну пространства-времени с тем, что в нём находится. В правую часть уравнения — туда, где «материя», — обычно подставляют либо плотность энергии, либо давление.
Галактики2026-07-311 минarXiv:2608.00258экспресс
Тёмные вихри подавляют динамическое торможение
Шаровое скопление — плотный рой из сотен тысяч звёзд, гравитационно связанных в компактную сферу, — прошивает галактику, словно пуля воду. В обычной тёмной материи — невидимой массе, удерживающей галактики от разлёта, — оно должно быстро терять скорость из-за приливного трения.
Квантовая физика2026-07-241 минarXiv:2607.22056экспресс
Лазер против машины времени
Общая теория относительности, описывающая устройство Вселенной, не запрещает петли во времени. Но Стивен Хокинг выдвинул гипотезу о «защите хронологии»: квантовые эффекты должны разрушать такие петли, делая путешествия в прошлое невозможными.
Популярная физика2026-06-141 минarXiv:2606.28366экспресс
Разгадана тайна бегущих теней при затмении
За мгновения до полного солнечного затмения по земле скользят быстрые полосы теней — будто рябь от камешков, брошенных в воду. Это явление, известное как теневые полосы, столетиями ставило учёных в тупик. Оказалось, всё дело в волновой природе света. Солнце — не точечная лампа, а огромный диск. Когда Луна почти полностью закрывает его, остаётся тонкий светящийся серп.
Квантовая причинность: когда световые конусы теряют чёткость
Световые конусы — фундаментальное понятие теории относительности, описывающее границы в пространстве-времени, которые разделяют причины и следствия. Эти конусы не являются абсолютно жёсткими структурами: массивный объект искривляет их, подобно тому как тяжёлый шар продавливает натянутую эластичную плёнку.
Танец фотонов: когда световой парус становится собственным тормозом
Представьте трёхликого танцора на гребне световой волны. Один лик — ловец, вбирающий падающие фотоны. Второй — идеальное зеркало, бросающее свет обратно. Третий — матовое стекло, рассеивающее лучи во все стороны. Пока скорость мала, танец слажен. Но на околосветовых скоростях хореография ломается. Это похоже на сёрфера, догоняющего волну. Поначалу вода мощно толкает вперёд.
Как чёрная дыра перекашивает время
Поставьте на стол два одинаковых будильника и запустите их одновременно. Если один из них окажется на скользкой поверхности и начнёт медленно сползать, его ход собьётся — и через минуту они зазвенят вразнобой. Примерно так работает новый метод, предложенный астрофизиками для сверхмассивных чёрных дыр.
Танец света у чёрной дыры: как не смазать главный кадр
Фотографирование окрестностей чёрной дыры напоминает съёмку фонтана: короткая выдержка замораживает капли, длинная сливает всё в мутные полосы. Свет раскалённого газа, кружащего возле дыры, идёт до нас разными путями.
Космические часы: почему нейтронные звёзды сливаются быстрее, чем думали
Пара нейтронных звёзд — это как два тяжёлых шара, которые медленно сближаются по спирали. Они родились вместе из двойной системы массивных звёзд, но до самого столкновения могут пройти сотни миллионов лет. Когда шары наконец сталкиваются, вспыхивает короткий гамма-всплеск — ярчайший взрыв, который видно через пол-Вселенной.
Космология2026-01-031 минarXiv:2601.01230экспресс
Семь лет наблюдений за космическим миражом
Свет квазара PS J2305+3714 летит к нам больше одиннадцати миллиардов лет. По дороге он проходит рядом с массивной галактикой, которая своей гравитацией искривляет его путь, как тяжёлый шар прогибает натянутую простыню. В телескоп мы видим не один квазар, а два его изображения — два огонька, которые на самом деле один и тот же далёкий объект.
Как заставить свет опоздать: лабораторная проверка эффекта Шапиро
Масса искривляет пространство-время, подобно тому как тяжёлый камень продавливает асфальтовую дорогу. Свет, проходя вблизи массивного тела, огибает эту вмятину — область искривлённого пространства-времени, — его путь удлиняется, и он прибывает с опозданием.