МЕТОДИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ
Обобщение метода коэффициента $k$ в теории относительности на произвольный угол между скоростью наблюдателя (источника) и направлением луча света от далёкого неподвижного источника (к далёкому неподвижному наблюдателю)
В. И. Ритус Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
Аннотация:
Метод коэффициента
$k$, предложенный Г. Бонди, распространён на общий случай, когда угол
$\alpha$ между скоростью сигнала от неподвижного далёкого источника и скоростью наблюдателя не равен нулю или
$\pi$, как у Бонди, а может принимать любое значение в интервале
$0\le \alpha \le \pi$, и на обратный случай, когда источник движется, а наблюдатель покоится и угол
$\alpha$ между скоростью источника и направлением сигнала к наблюдателю принимает любое значение между 0 и
$\pi $. Для отношения
$\omega /\omega^{'}$ собственных частот источника и наблюдателя вводятся функции
$k_*(\beta,\alpha)$ и
$k_+(\beta,\alpha)$ угла и относительной скорости. Их явные выражения находятся из условия сохранения когерентности пучка лучей при переходе от системы источника к системе наблюдателя без использования преобразований Лоренца. Благодаря аналитичности этих функций по
$\alpha$ отношение частот для вышеупомянутых случаев представляется формулами
$\omega /\omega ^{'}=k_*(\beta,\alpha)$ и $\omega /\omega^{'}=k_+(\beta,\pi -\alpha )\equiv 1/k_*(\beta,\alpha)$, совпадающими с формулами эффекта Доплера, в которых угол
$\alpha$, скорость
$\beta$ и одна из частот измеряются в неподвижной системе. Луч, испущенный источником под углом
$\alpha$ к скорости наблюдателя в системе источника, в системе наблюдателя направлен под углом
$\alpha^{'}$ к той же скорости.Благодаря аберрации света углы
$\alpha$ и
$\alpha^{'}$ функционально связаны:
$k_*(\beta,\alpha)=k_+(\beta,\alpha^{'})$. Функции
$\alpha^{'}(\alpha,\beta)$ и
$\alpha (\alpha ^{'},\beta)$ представлены первообразными функций
$k_*(\beta,\alpha)$ и
$k_*(\beta,\pi -\alpha ^{'})$. Аналитичность функций
$k_*(\beta, z)$ и
$k_+(\beta, z)$ по
$z\equiv \alpha$ на отрезке
$0\le z\le \pi $ распространяется на всю плоскость комплексного
$z$, где
$k_*$ имеет полюсы в точках
$z^\pm _n=2\pi n\mp \rm i \ln \cos \alpha _1$ (см. (17)), а
$k_+$ —нули в тех же точках, сдвинутых на
$\pi$. Пространственно-временнáя асимметрия эффектов Доплера и аберрации света объясняется близостью этих особенностей к вещественной оси.
PACS:
03.30.+p,
42.15.Fr Поступила: 1 июля 2019 г.Доработана:
30 октября 2019 г.Одобрена в печать:
3 декабря 2019 г.
DOI:
10.3367/UFNr.2019.12.038703