«Грави́тационная анома́лия» («ГА») — общий термин, который применяется в случаях, когда наблюдаются необычные показатели гравитационного поля или гравитационные характеристики объекта. Термин используется также в случаях, когда математическая модель гравитационной теории противоречит другой теории или физической природе гравитационного взаимодействия^[1].

Космология

В космологии необычные скопления массы вещества, которые проявляют себя в виде гравитационных линз и аномального распределения скоростей объектов в их окрестности. В таких случаях, как в случае «Великого аттрактора», наблюдаются оба эти явления. Также, обычно термин ГА используется в связи со скоплениями тёмного вещества или скрытой массы Вселенной^[2].

Геофизика

В применении к формам и гравитационным свойствам небесных тел, гравитационные аномалии обычно выражаются в виде изменения ускорения свободного падения в их окрестности, что может свидетельствовать о наличии полезных ископаемых с бо́льшим значением плотности или, наоборот, о наличии больших пустот в породах. Одним из проявлений аномалии является изменение скорости хода маятниковых часов. В случаях, ассоциированных с залежами руды, часто наблюдаются также геомагнитные аномалии, которые связывают с различными явлениями в атмосфере Земли и в ионосфере. В отличие от таких массивных небесных тел, как Земля, более легкие небесные тела обладают бо́льшими относительными значениями гравитационных аномалий, что не позволяет описывать их гравитационный потенциал гармоническими функциями. В случае Земли гравитационный потенциал поверхности, или геоид, описывается именно на основании математических теорий с использованием гармонических функций^[3]. Гравитационные аномалии Луны имеют cобственное название — масконы.

С началом эры космических полётов изучение геопотенциала Земли осуществляется в основном с помощью изучения изменения положения искусственных спутников Земли, которые оборудованы акселерометрами. Предполагается, что появление гравитационных аномалий можно также связать с возникновением опасности землетрясений и извержений вулканов (см. GOCE)^[4].

Теоретическая физика

Кроме гравитационных аномалий в квантовой теории поля, к потенциально возможным явлениям следует также отнести антигравитационные свойства антивещества, которые по состоянию на 2009 год не подтверждены и остаются гипотетическими^[5].

Квантовая физика

В теоретической физике термин гравитационная аномалия является примером измерительной аномалии в квантовой механике в виде диаграммы Фейнмана с одной петлёй, которая выражает симметрию измерений в квантовой теории поля и определяет ковариантность теории с общей теорией относительности. Прилагательное «Гравитационная» получается из симметрии гравитационной теории, а именно из принципа эквивалентности различных взаимодействий в физике. Также применяется термин «Диффеоморфной аномалии».

Общая ковариантность является основой общей теории относительности или современной теории гравитации. Более того, необходимость принципа общей ковариантности вытекает из необходимости приведения в соответствие квантовой теории гравитации — для исключения невозможных (нефизических) степеней свободы с отрицательной нормой, а именно с поляризацией гравитонов вдоль размерности времени. Аномалия обычно проявляется в виде диаграммы Фейнмана с хиральным фермионом, который перемещается по петле с N внешних гравитонов, присоединённых к петле диаграммы, где и  — размерность пространства-времени. Аномалии проявляются только при чётных размерностях пространства. Однако, аномалии могут также возникнуть в пространстве нечётной размерности на многообразиях, которые включают в себя границу множества^[6].

См. также

• Гравитационная неустойчивость

Примечания