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关于黏弹性-电磁-引力类比

地球物理 2024-06-04 v1

摘要

通过线性化广义相对论的张量引力方程并将其转换为与麦克斯韦电磁方程对应的矢量形式,实现了电磁学与引力之间的类比。在此基础上,我们利用与黏弹性(SH波)的等价性,提出了一种引力波理论。我们在微分方程中添加了一个阻尼项,该阻尼项等效于电磁学中的欧姆定律和黏弹性中的麦克斯韦黏度,用以描述波的衰减。平面波分析给出了场的相速度、能量速度、品质因子和衰减因子以及能量平衡。为了获得这些性质,我们利用了与黏弹性的类比;电磁波和引力波的性质与剪切波相似。衰减的存在意味着瞬态场通常由非均匀(非均匀)平面波组成,其中传播矢量和衰减矢量不指向同一方向,相速度矢量和能流(能量速度)不共线。横平面场的偏振是线性的且垂直于传播-衰减平面,而平面内场的偏振是椭圆形的。利用格林函数(在均匀介质中)和基于傅里叶方法计算空间导数以及四阶龙格-库塔格式进行时间步进的网格方法(在非均匀介质中),分析了时空域中的瞬态波场。在示例中,考虑了使用四极源在日地距离和地月距离上的波传播,并与黏弹性波进行了比较。最后,给出了一个在非均匀介质中传播的示例。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.20920,
  title  = {On the viscoelastic-electromagnetic-gravitational analogy},
  author = {Jose' M. Carcione and Jing Ba},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.20920},
  year   = {2024}
}

备注

11 figures