Gelombang Gravitasi (Gravity Waves)

Gelombang gravitasi merupakan distorsi struktur ruang-waktu yang diprediksi oleh teori relativitas umum Albert Einstein. Gelombangnya menjalar dalam kecepatan cahaya, tetapi cukup lemah sehingga para ilmuwan berharap dapat mendeteksinya hanya melalui kejadian kosmik kolosal, seperti bersatunya dua black hole seperti pada gambar di atas. LIGO dan LISA merupakan dua detektor yang didesain untuk mengamati gelombang yang sukar dipahami ini.

Alam semesta memiliki benda dan fenomena yang terbentuk dari ruang dan waktu terlipat. Contohnya adalah lubang hitam dan singularitas big bang dari mana alam semesta lahir. Alat ideal untuk menjelajahi sisi terlipat alam semesta ini adalah radiasi yang muncul dari ruang waktu terlipat tersebut: “gelombang gravitasi”.

Gelombang gravitasi adalah golakan dalam kelengkungan ruang waktu yang dipicu dengan laju cahaya menembus ruang kosong. Massa yang bergerak adalah sumber dari gelombang gravitasi. Penemuan gelombang gravitasi akan membenarkan salah satu prediksi paling dasar relativitas umum Einstein, sekaligus memberikan jendela baru pada alam semesta.

Kecepatan c dari fase gelombang gravitasi linier dengan bilangan gelombang k diberikan oleh rumus;

 

Dimana g adalah percepatan gravitasi. Ketika tegangan permukaan adalah penting, ini dimodifikasi untuk

 

di mana σ adalah koefisien tegangan permukaan, ρ adalah densitas, dan k adalah bilangan gelombang (frekuensi spasial) dari gangguan.

Karena  adalah kecepatan fase dalam hal frekuensi sudut dan bilangan gelombang, gelombang gravitasi frekuensi sudut dapat dinyatakan sebagai

 

Kecepatan grup gelombang (yaitu, kecepatan di mana sebuah paket gelombang perjalanan) diberikan oleh

 

dan dengan demikian untuk gelombang gravitasi,

 

Kecepatan kelompok adalah satu setengah kecepatan fase. Sebuah gelombang di mana kelompok dan fase kecepatan berbeda disebut dispersif.

Diprediksi dalam Teori Umum Relativitas Einstein, gelombang gravitasi adalah gangguan dalam kelengkungan ruang-waktu disebabkan oleh gerakan materi. Menyebarkan di (atau dekat) kecepatan cahaya, gelombang gravitasi tidak melakukan perjalanan “melalui” ruang-waktu seperti itu – struktur ruang-waktu itu sendiri adalah berosilasi. Meskipun gelombang gravitasi lulus peduli hrough lurus t, melemahkan kekuatan mereka proporsional dengan jarak perjalanan dari sumber. Gelombang gravitasi tiba di Bumi bergantian akan meregangkan dan mengecilkan jarak, meskipun pada skala yang sangat kecil – dengan faktor sumber yang sangat kuat. Itulah kira-kira setara dengan mengukur perubahan ukuran dari sebuah atom dalam jarak dari Matahari ke Bumi!

Tidak heran gelombang ini sangat sulit untuk dideteksi.

 

gelombang gravitasi-(Juga disebut gelombang gravitasi.) Gangguan gelombang di mana daya apung (atau gravitasi berkurang) bertindak sebagai gaya pemulih pada paket pengungsi dari kesetimbangan hidrostatik.

Ada konversi langsung antara energi osilasi potensial dan kinetik dalam gerakan gelombang. Gelombang gravitasi murni stabil untuk sistem cairan yang memiliki stabilitas statis. Ini stabilitas statis mungkin 1) terkonsentrasi di sebuah antarmuka atau 2) terus didistribusikan sepanjang sumbu gravitasi. Pernyataan berikut ini berlaku untuk dua jenis, masing-masing. 1) Sebuah gelombang yang dihasilkan pada antarmuka adalah mirip dengan gelombang permukaan, memiliki amplitudo maksimum pada antarmuka. Sebuah gelombang gravitasi pesawat adalah khas terdiri dari sepasang gelombang, dua bergerak dalam arah berlawanan dengan kecepatan sama relatif terhadap fluida itu sendiri. Dalam kasus di mana cairan atas memiliki kepadatan nol, antarmuka adalah permukaan bebas dan dua gelombang gravitasi bergerak dengan kecepatan

 

 

dimana U adalah kecepatan arus cairan, g percepatan gravitasi, panjang gelombang L, dan H kedalaman fluida. Untuk deep-gelombang air (atau gelombang Stokesian atau gelombang pendek), H>> L dan kecepatan gelombang tereduksi menjadi

 

 

Untuk gelombang air-dangkal (atau gelombang Lagrangian atau gelombang panjang), H <<L, dan

 

Semua konsekuensi gelombang pada permukaan laut atau interface adalah gelombang gravitasi, untuk tegangan permukaan air menjadi diabaikan pada panjang gelombang yang lebih besar dari beberapa sentimeter (lihat gelombang kapiler). 2) cairan heterogen, seperti atmosfer, memiliki kestabilan statis yang timbul dari stratifikasi di mana lapse rate lingkungan kurang dari lapse rate proses. Suasana dapat mendukung gelombang gravitasi pendek internal dan panjang gelombang gravitasi eksternal. Gelombang pendek (dari urutan 10 km) telah dihubungkan, misalnya, dengan gelombang lee dan gelombang ombak besar. Gelombang tersebut memiliki percepatan vertikal yang tidak dapat diabaikan dalam persamaan gerak vertikal perturbasi. Gelombang gravitasi panjang, bergerak relatif terhadap atmosfer dengan kecepatan ± (GH) ½, di mana H adalah ketinggian atmosfer homogen yang sesuai, memiliki percepatan vertikal kecil dan karena itu konsisten dengan pendekatan kuasi-hidrostatik. Dalam jenis gelombang tidak gravitasi, bagaimanapun, adalah perbedaan horisontal diabaikan. Untuk tujuan meteorologi dalam jenis tidak diinginkan sebagai solusi, misalnya, peramalan numerik, mereka mungkin dihilangkan dengan beberapa pembatasan pada besarnya perbedaan horisontal. Diskusi di atas didasarkan pada metode gangguan kecil. Dalam kasus-kasus khusus tertentu gelombang air, misalnya, gelombang Gerstner atau gelombang soliter, teori terbatas-amplitudo gangguan ada.

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s