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を考える. ここで
f(r)=1−rgr , rg=2GM
である. 正準運動量はそれぞれ
E=mfdtds , pr=mf−1drds
pθ=mr2dθds , pφ=mr2sin2θdφds
なので(2)は
m2=f−1E2−fpr2−1r2pθ2+pφ2sin2θ …(4)
となるが, これはHamiltonian ℋ が
ℋ=fm2+f2pr2+fr2pθ2+pφ2sin2θ
であることに対応している. ある正準変数の組 {qk, pk} が, Hamiltonianの中に陰関数 F(q,p) としてのみ含まれているとき, その陰関数は保存される:
ddsF(q,p)=∑k∂ F∂ qk∂ ℋ∂ pk−∂ F∂ pk∂ ℋ∂ qk
=∑k∂ F∂ qk∂ F∂ pk−∂ F∂ pk∂ F∂ qkdℋdF
よって
l2=pθ2+pφ2sin2θ
と置けば, l は保存量となる. こうして(4)は, 更に動径方向の運動量を速度で書き表して整理すれば
12mdrds2−GMmr+l22mr2−GMl2mr3=E2−m22m
のように, あたかもNewton的なエネルギーの表式となる. 従って "有効ポテンシャル"
Veff(r)=−GMmr+l22mr2−GMl2mr3
から, 安定点などの議論が出来ることとなる. (しかし r は飽くまでもパラメターであることに注意しなければならない.)
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