Просмотр кода страницы Инерциальная система отсчёта

'''Инерциа́льная систе́ма отсчёта''' (ИСО) — [[система отсчёта]], в которой все свободные тела движутся [[Прямолинейное движение|прямолинейно]] и [[Равномерное движение|равномерно]] либо покоятся<ref>{{Книга:Сивухин Д.В.: Механика|2005|страницы=71}}</ref><ref name="Голубев">«Система отсчёта называется ''инерциальной'', если по отношению к ней любая свободная от взаимодействий с другими объектами Вселенной (изолированная) материальная точка движется равномерно и прямолинейно». {{книга |автор= Голубев Ю. Ф.| заглавие= Основы теоретической механики|ответственный= |ссылка= |место= М.| издательство= [[МГУ]] |год= 2000|том= |страниц= 720|страницы= 156|isbn=5-211-04244-1}}</ref>. Существование систем, обладающих указанным свойством, постулируется [[Законы Ньютона|первым законом Ньютона]]. Эквивалентное определение, удобное для использования в [[Теоретическая механика|теоретической механике]], звучит<ref>{{Книга:Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М.: Механика|2004|страницы=}}</ref>: «Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой [[Пространство в физике|пространство]] является [[Однородность пространства|однородным]] и [[Изотропность пространства|изотропным]], а [[время]] — [[Однородность времени|однородным]]». Экспериментальные факты свидетельствует о наличии систем с убедительной точностью близких к ИСО.

[[Второй закон Ньютона|Второй]] и [[Третий закон Ньютона|третий]] законы Ньютона, а также остальные [[аксиома|аксиомы]] [[Динамика (физика)|динамики]] в [[классическая механика|классической механике]] формулируются по отношению к инерциальным системам отсчёта<ref>{{книга |автор  = Маркеев А. П. |заглавие = Теоретическая механика |ссылка   =  |ответственный =  |место  = М. |издательство  = ЧеРО |год  = 1999 |том  =  |страниц  = 572 |страницы  = 85  |isbn  = }} </ref>. В соответствии с [[Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции|сильным принципом эквивалентности сил гравитации и инертности]] к инерциальным системам отсчёта также относятся надлежащим образом выбранные локально-инерциальные системы координат<ref>''Вайнберг C.'' Гравитация и космология. — М.: Мир, 1975. — С. 81. — 696 с.</ref>.

Термин «инерциальная система» ({{lang-de|Inertialsystem}}) был предложен в 1885 году [[Ланге, Густав Людвиг|Людвигом Ланге]] и означал систему координат, в которой справедливы [[законы Ньютона]]. По замыслу Ланге, этот термин должен был заменить понятие [[Пространство-время теории Ньютона|абсолютного пространства]], подвергнутого в этот период уничтожающей критике. С появлением теории относительности понятие было обобщено до «инерциальной системы отсчёта».

== Свойства инерциальных систем отсчёта ==
Всякая система отсчёта, движущаяся относительно ИСО равномерно, прямолинейно и без вращения, также является ИСО. Согласно [[принцип относительности|принципу относительности]], все ИСО равноправны, и все [[законы физики]] инвариантны относительно перехода из одной ИСО в другую<ref>{{Из КНЭ|2|473|Инерциальная система отсчёта}}</ref>. Это значит, что проявления законов физики в них выглядят одинаково, и записи этих законов имеют одинаковую форму в разных ИСО.

Предположение о существовании хотя бы одной ИСО в [[Изотропность пространства|изотропном]] пространстве приводит к выводу о существовании бесконечного множества таких систем, движущихся друг относительно друга равномерно, прямолинейно и [[Поступательное движение|поступательно]] со всевозможными скоростями. Если ИСО существуют, то пространство будет однородным и изотропным, а время — однородным; согласно [[теорема Нётер|теореме Нётер]], однородность пространства относительно сдвигов даст закон сохранения [[импульс]]а, изотропность приведёт к сохранению [[момент импульса|момента импульса]], а однородность времени — к сохранению [[энергия|энергии]] движущегося тела.

Если скорости относительного движения ИСО, реализуемых действительными телами, могут принимать любые значения, связь между координатами и моментами времени любого «события» в разных ИСО осуществляется [[Преобразования Галилея|преобразованиями Галилея]].

В [[специальная теория относительности|специальной теории относительности]] скорости относительного движения
ИСО, реализуемых действительными телами, не могут превышать некоторой [[скорость света|конечной скорости «''c''»]] (скорость распространения света в вакууме), и связь между координатами и моментами времени любого «события» в разных ИСО осуществляется [[Преобразования Лоренца|преобразованиями Лоренца]]<ref>{{БРЭ}}</ref>.

== Связь с реальными системами отсчёта ==
Абсолютно инерциальные системы представляют собой [[Математическая абстракция|математическую абстракцию]] и в природе не существуют. Однако существуют системы отсчёта, в которых относительное ускорение достаточно удалённых друг от друга тел (измеренное по [[эффект Доплера|эффекту Доплера]]) не превышает 10<sup>−10</sup> м/с², например, [[Международная небесная система координат]] в сочетании с [[Динамическое время|Барицентрическим динамическим временем]] дают систему, относительные ускорения в которой не превышают 1,5{{e|−10}} м/с² (на уровне 1σ)<ref>{{статья|автор=Nadia L. Zakamska and Scott Tremaine.|заглавие=Constraints on the Acceleration of the Solar System from High-Precision Timing|ссылка=http://www.iop.org/EJ/abstract/1538-3881/130/4/1939|язык=en|год=2005|издание=The Astronomical Journal|том=130|страницы=1939—1950|issn=1538-3881}}</ref>. Точность экспериментов по анализу времени прихода импульсов от пульсаров, а вскоре — и астрометрических измерений, такова, что в ближайшее время должно быть измерено ускорение Солнечной системы при её движении в гравитационном поле Галактики, которое оценивается в <math>2\cdot10^{-10}</math> м/с²<ref>{{Cite web |url=http://www.rssd.esa.int/SA-general/Projects/GAIA_files/LATEX2HTML/node138.html |title=GAIA: Composition, Formation and Evolution of the Galaxy. Results of the Concept and Technology Study. |access-date=2010-01-03 |archive-date=2009-07-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090709160035/http://www.rssd.esa.int/SA-general/Projects/GAIA_files/LATEX2HTML/node138.html |deadlink=no }}</ref>.

С разной степенью точности и в зависимости от области использования инерциальными системами можно считать системы отсчёта, связанные с: [[Земля|Землёй]], [[Солнце]]м, неподвижные относительно звёзд.

== Геоцентрическая инерциальная система координат ==
[[Файл:Descartes_system_3D.png|right|thumb|300px|Рис. 1]]
Применение [[Земля|Земли]] в качестве ИСО, несмотря на приближённый его характер, широко распространено в [[Навигация|навигации]]. Инерциальная система координат, как часть ИСО строится по следующему алгоритму. В качестве точки O — начала координат выбирается центр земли в соответствии с принятой её моделью. Ось ''z'' совпадает с осью вращения земли. Оси ''x'' и ''y'' находятся в экваториальной плоскости. Следует заметить, что такая система не участвует во вращении Земли.

== Примечания ==
{{Примечания}}

== См. также ==
* [[Увлечение инерциальных систем отсчёта]]
* [[Инвариантная производная по времени]]
* [[Неинерциальная система отсчёта]]

{{Библиоинформация}} {{^v}}
{{Механическое движение}}

[[Категория:Системы отсчёта]]