Гравитационная энергия

ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭНЕРГИЯ в классической физике - потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Для двух тел абс. её значение пропорционально произведению масс этих тел и обратно пропорционально расстоянию между ними. За нуль Г. э. принято считать её значение для тел, удалённых друг от друга на бесконечно большое расстояние, т. е. для тел, между к-рыми нет гравитац. взаимодействия. При сближении тел силы тяготения совершают работу за счёт потенц. энергии тяготения, то есть Г. э. Отсюда для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, Г. э. отрицательна. Для изолиров. системы тел Г. э. явл. энергией связи.

 Полная (механич.) энергия изолиров. системы тел, равная сумме их кинетич. и потенц. энергий, сохраняется во времени. По Вириала теореме, для стационарной системы тел (находящейся в равновесии) средняя Г. э. по абс. величине вдвое больше их ср. кинетич. энергии. Отсюда полная энергия такой системы отрицательна и равна половине средней Г. э. Системы, у к-рых полная энергия положительна, т. е. кинетич. энергия превышает Г. э., не могут быть стационарными.

В общей теории относительности (ОТО), являющейся релятивистской теорией тяготения, понятие Г. э. усложняется. Тяготение в ОТО отождествляется с геометрич. св-вами (кривизной) пространства-времени. Понятие энергии и закон её сохранения оказываются применимыми к системам, гравитац. поле к-рых убывает достаточно быстро при удалении на большие расстояния. В релятивистской теории тяготения наряду с отрицат. энергией связи системы гравитирующих тел появляется понятие положит. энергии, излучаемой системой в виде гравитац. волн (см. Гравитационное излучение). Полная механич. энергия системы убывает со временем на величину, к-рую уносят из системы гравитац. волны.