Órbita circular estable más interna en solución de Schwarzschild

He estado leyendo sobre GR recientemente y puedo seguir la derivación de una solución de Schwarzschild a su forma final y bien conocida en coordenadas de Schwarzschild.

El argumento de la estabilidad de la órbita (para una partícula de prueba masiva) también es claro: no puede existir una órbita circular estable para r < 6 METRO .

Lo que suele seguir después de eso es un cálculo para la Tierra:

r = 6 GRAMO METRO / C 2 = 0.03 metro

radio de la tierra = 6300 k metro .

Entonces, comparándolos, uno nota que no es un problema para la Tierra porque 0.03m está muy por debajo de la superficie.

Mi pregunta es: ¿cómo podemos hacer tal comparación? El radio de un planeta se mide en coordenadas esféricas pero r en r = 6 METRO está en coordenadas de Schwartzschild: al derivar la solución de Schwartschild, se comienza con coordenadas esféricas pero se realizan muchas transformaciones de coordenadas, por lo que el resultado r es realmente una función muy complicada de un radio esférico y comparar sus valores parece incorrecto.

Mucho más simple: dentro de la Tierra, la geometría del espacio-tiempo no es Schwarzschild. Es Schwarzschild fuera de la Tierra si se hacen tres suposiciones simplificadoras: 1) La distribución de masa de la Tierra es esféricamente simétrica 2) La rotación de la Tierra se desprecia 3) La Tierra está sola en el espacio (sin Sol, sin Luna, etc.). El valor 0,03 m << radio de la Tierra solo significa que la geometría del espacio-tiempo alrededor de la Tierra se ve muy ligeramente afectada por su masa; se aleja muy poco de ser lorentziana.
al derivar la solución de Schwartschild, uno comienza con coordenadas esféricas pero hace muchas transformaciones de coordenadas. Esto me parece un malentendido, aunque es difícil estar seguro sin ver qué fuente está leyendo. No existe un sistema subyacente de espacio plano de coordenadas esféricas que luego se transforme en coordenadas de Schwarzschild.

Respuestas (2)

La coordenada de Schwarzschild r se define de modo que el área de un r = C o norte s t . la superficie es 4 π r 2 con el área siendo evaluada usando la métrica en fijo t . Esto significa que uno puede considerar nuestro radio de espacio-tiempo plano (en una muy buena aproximación) r como coincidente con la coordenada de Schwarzschild r una vez que estemos fuera del cuerpo de la tierra. (La métrica de Schwarzschild no se aplica dentro de la tierra)

Gracias por responder, pero no es exactamente con lo que tengo un problema. Sí, sé sobre la foliación S2 y que es una solución exterior. Lo que no puedo entender es que si hacemos una transformación de coordenadas: r -> r' = f(r) entonces no tiene sentido hacer una comparación de la forma: r < r' y hacemos muchas transformaciones al derivar Schwartzschild solución

La comparación sigue siendo válida, aunque lo que significa está un poco escondido. La coordenada r de Schwarzschild se define como la raíz cuadrada del área de superficie de una esfera a esa distancia dividida por 4 π . En otras palabras A = 4 π r 2 .

Así que diciendo que el radio de la tierra es mayor que 0.03 metro dice que la superficie de la tierra es mayor que 0.01 metro 2 , lo cual es claramente cierto. Y diciendo que el radio de la Tierra es 6300 k metro está diciendo que su área de superficie es 4 π ( 6300 k metro ) 2 lo cual si nos aproximamos a la tierra como esféricamente simétrica y no giratoria es aproximadamente cierto.