М. Х. Турсунов
06.06.2012 г.

  На главную раздела "Научные работы"





2. Динамика эволюции Солнечной системы


          Астрономия — одна из древнейших наук, но в силу своего особого положения, определяющегося недоступностью непосредственному наблюдению большинства любознательных, нужно признать, далёкая ещё до полного и исчерпывающего познания своих тайн. Изучая её ещё в школе, мы становимся как бы рабами тех знаний, которые получаем из учебников. Эти знания в нашем сознании постепенно формируются и фиксируются как некоторые догмы или аксиомы и большинство учащихся к ним больше не возвращаются, за исключением очень небольшого количества, специализирующегося по физике, математике и астрономии.

          Это накладывает свой отпечаток на развитие астрономии как науки. Изобретение Галилеем телескопа и быстрое его распространение среди астрономов привело к бурному развитию наблюдательской, или эмпирической, астрономии, а теоретические вопросы — законы движения небесных тел — стали восприниматься как давно и бесповоротно установленные факты, хотя многие из них не выдерживают серьёзной критики. В этих знаниях подавляющее место занимают гипотезы (особенно в космогонии) или кинематические задачи с подавляющим преобладанием сугубо математического решения. Вопросы физики явлений затушёвываются на фоне такого подхода и занимают второстепенное место.

          Такое положение оправдывается, по-видимому, трудностью изучения этих явлений под непосредственным наблюдением, невозможностью экспериментировать без соответствующего технического оснащения и, самое главное, отсутствием учёных, добывающих в повседневном труде, ревниво и свято охраняющих природную истину. Именно поэтому то и дело встречаются в учебниках и других изданиях утверждения, не соответствующие действительности, но неосторожно высказанные каким-нибудь именитым учёным и поэтому превратившиеся в историческую «истину».

          Настоящая часть раздела посвящена одному из таких высказываний, кочующих из одной книги в другую. К сожалению, оно затрагивает основы астрономии и может вызвать справедливое недоразумение у мыслящей части учёных. Это и послужило автору этих строк толчком к написанию настоящего раздела. Насколько оправдано его название его содержанием — представляем судить читателю.


          Кто прав: Кеплер или Ньютон? «Теперь хорошо известно, что круговое движение планет складывается из двух движений — прямолинейного и равномерного движения по инерции и падения на Солнце под действием солнечного притяжения». Так написал В. Н. Комаров в 1983 г. [140, с. 75]. Это означает, что орбитальное движение планет состоит из двух самостоятельных движений: центростремительного, направленного к Солнцу, и поступательного, направленного по касательной к линии орбиты.

          Такое движение планет было бы закономерным при соблюдении закона Ньютона, т. е. если считать подобное объяснение за истину, то в этом процессе масса планет должна была бы играть не последнюю роль, т. к. расстояние планеты от Солнца должно было бы находиться в зависимости от количества поступательного движения планеты, которое, как известно, равно произведению массы на скорость. Это значит, чем больше количество поступательного движения, тем на большем расстоянии от Солнца должна была бы находиться планета, т. к. соблюдалось бы правило

mv/a = const, где
m — масса планеты,
v — линейная скорость орбитального движения,
a — среднее расстояние планеты от Солнца.
          На самом же деле это условие не соблюдается. Вместо этого выполняется условие

Пример изображения, где
Т — сидерический период обращения в годах,
а — большая полуось орбиты в астрономических единицах (а.е.).
          По этой причине нельзя считать вышесказанные слова Комарова справедливыми.

          Согласно III закону Кеплера, место планет на орбите определяется не их свойством, а свойством Солнца, т. е. свойством околосолнечного пространства (в общем случае, свойствами центральных тел звёздно-планетных систем). Это свойство зафиксировано в массе и скорости вращения нашего светила и управляется общей теорией относительности, согласно которому вращающееся Солнце волочёт за собой окружающее его пространство со всеми телами, находящимися в нём независимо от массы, величины и т. п.

          На стр. 95 использованного по рекомендации ГКНТ бывшего СССР учебника астрономии [35] приведено «точное выражение третьего закона Кеплера» в виде

Пример изображения , где
M1 и M2 — массы центральных тел;
m1 и m2, T1 и T2, a1 и a2 — соответственно массы, периоды обращения и большие полуоси эллиптических орбит двух орбитальных тел.
          Отсюда для планет Солнечной системы вытекает, что
Пример изображения

          Выполнив соответствующие операции, получим для массы Солнца
Пример изображения

          Вычисленная по этой формуле с использованием данных справочника [166, с. 203] масса Солнца оказалась равной
— по Земле и Юпитеру — 1,9845129·1033 г;
— по Меркурию и Сатурну — 2,1269538·1033 г;
— по Марсу и Сатурну — 6,665·1032 г;
— по Земле и Нептуну [99, с. 30] — 7,80639·1031 г;
— по Венере и Нептуну — 5,32757·1030 г;
— по Марсу и Нептуну — 6,0508·1030 г;
— по справочнику [168, с. 31] — 1,989(1)·1033 г;
— по справочнику, которым пользуемся мы [41, с. 112], — 1,990·1033 г.
          Можно принять полученные цифры за истину? Мы считаем, что нет. Близость полученных цифр между собой не означает, что приведённая формула истинна. Здесь всё дело, безусловно, в грандиозности солнечной гравитации, на фоне которой разница в массах планет почти незаметна. А если такое сильно гравитирующее тело имеет к тому же высокую скорость вращения, то станет очевидным, почему планеты движутся в ту же сторону, в какую вращается Солнце.

          Действительно, хаотическое расположение больших и малых планет на орбитах относительно Солнца говорит о том, что всё, что бы мы ни поместили на орбиту, будет совершать орбитальное движение по закону Пример изображения в сторону вращения Солнца. Поэтому это выражение отражает свойство пространства Солнечной системы, а не материального тела, находящегося в нём в полном согласии с общей теорией относительности. Значит, Солнце и окружающее его пространство есть единое целое, а местоположения планет вокруг Солнца — случайность.

          Также соотносятся друг с другом планеты и их спутники или Солнечная и другие звёздно-планетные системы относительно вращающегося центра Галактики. Благодаря этой случайности во Вселенной существуют все разновидности звёздно-планетных систем от ординарных до двойных и тройных звёзд с различным, но никогда не повторяющимся набором планет и их спутников.

          Это свойство околосолнечного пространства можно сравнить со свойством вязкого вещества (например, густого клея). Если наполнить таким веществом сосуд, воткнуть в него палку с круглым сечением и медленно вращать её вокруг собственной вертикальной оси, то вязкое вещество будет увлекаться вращением этой палки. Чем ближе к палке, тем сильнее степень волочения, а та часть, которая непосредственно примыкает к палке, вращается вместе с нею. С удалением от поверхности соприкосновения степень волочения клея палкой будет уменьшаться и только в непосредственном контакте со стенкой сосуда клей будет неподвижным.

          Если в этот сосуд положить или погрузить кусочки веществ различной величины и плотности, они будут двигаться вместе с той частью клея, которая непосредственно примыкает к ним.

          Нечто подобное происходит с планетами на орбите. Здесь роль палки играет Солнце, роль клея — пространство, роль веществ — планеты со своей группой спутников.

          Таким образом, в обращении планет вокруг Солнца решающая роль принадлежит вязкости пространства, увлекаемого Солнцем. А вязкость пространства характеризуется, прежде всего, плотностью гравитационного поля. Чем больше масса сгустка материи и чем выше скорость его вращения, тем выше плотность и вязкость пространства вокруг него. Поскольку любое вещество представляет собой среду той или иной вязкости (т. е. в общем универсальном смысле переход от одного физического состояния в другое постепенный), то теория вязкости и трения в веществах, в первом приближении, вполне может быть распространена и на пространство, ибо и в жидкостях, и в твёрдых, и в газообразных веществах, следовательно, и в пустоте, вязкостью управляет взаимосвязь частиц и тел, а в нашем случае — гравитация (или гравитационная сплочённость пространства).

          Поэтому мы можем вполне уверенно употребить для межпланетного пространства понятие вязкости для жидкостей [41, с. 126]. Если
Fтр — сила трения (вещества, пустоты),
А — площадь соприкосновения,
v — относительная скорость граничных плоскостей среды,
a — расстояние между граничными плоскостями,
η — динамическая вязкость, коэффициент внутреннего трения,
то сила трения определяется формулой
Пример изображения

          Единица СИ динамической вязкости: (η) = паскаль-секунда (Па·с) = Н·с/м2 = кг/(м·с), т. е. F(Н), А(м2), v(м/с), а(м).

          Соотношение между единицами динамической вязкости 1 пуаз (П) = 0,1Па·с = 0,1Н·с/м2; 1сП (сантипуаз) = 1мПа·с = 1мН·с/м2.

          Приведённая выше формула справедлива также и для промежуточных слоёв, находящихся друг от друга на расстоянии Δa<а, если в неё подставить соответствующие значения относительной скорости Δv.

Пример изображения

          Отношение v/а или Δv/Δа называется градиентом скорости. Если же это отношение постоянно, его следует заменить производной dv/da, т. е.

Пример изображения

          Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью

Пример изображения

          Отношение динамической вязкости к плотности среды (Р) называется кинематической вязкостью

Пример изображения

          Отсюда нетрудно перейти к процессам трения, электромагнетизма и вращения, что не входит в цели настоящего труда.

          Свойство пространства закручиваться вокруг вращающегося тела (и тем больше, чем плотнее его вещество) возвращает нас к известным космогоническим гипотезам образования звёздно-планетных систем из спиралевидной туманности. Наши взгляды на этот счёт излагались в первой части раздела. Действительно, несмотря на то, что в общем, не поддающемся учёту историческом времени, соблюдается первый закон Кеплера об эллиптичности орбиты. Вряд ли кто может отрицать, что планеты, в грубом приближении, движутся по линиям сильно закрученной архимедовой спирали, ибо все орбиты расширяются. Эти спиральные круги никогда не совпадают друг с другом и, по мере потери количества вращательного движения центрального тела, хотя и очень медленно, но всё же расширяются.

          Потеря центральным телом системы своего вращательного движения знаменует собой потерю этим телом своих спутников — орбитальных тел, которые переходят в орбитальное движение вокруг центрального тела повыше по иерархической лестнице. Именно поэтому планеты и спутники, потерявшие своё собственное независимое вращательное движение (например, Венера, Меркурий, Луна), не имеют спутников.

          Потерю небесным телом своего вращательного движения, обусловленного потерей собственного дипольного магнитного поля [13, 14], мы уподобляем смерти. Поэтому иногда в своих трудах называем их мёртвыми телами, ибо они бессильны удерживать своим вращением своих детей-спутников, подобно тому, как после смерти родителей обязанности по воспитанию детей переходят к их прародителям, оставшимся в живых, и только лишь после смерти прародителей сироты могут воспитываться братьями или сёстрами родителей, т. е. теми, кто иерархически стоит наравне с их родителями.

          Вязкость пространства при этом можно сравнить со средой воспитания или окружения человека, что охватывает совокупность естественных и общественных условий жизни, так называемый микроклимат или имидж в прямом и переносном смысле.

          Аналогично этому можно констатировать, что эллипсоидальность орбит планет — результат установившегося резонанса в возмущающем влиянии их друг на друга, вернее, всей совокупности небесных тел на каждого из них по отдельности, при господствующей роли вязкости околосолнечного пространства.

          Кеплеровы эллипсы орбит являются следствием приближения орбитальных тел к центральному телу под влиянием его гравитации, но поскольку при этом увеличивается угловая скорость обращения, то вскоре центробежные инерциальные силы начинают превалировать над гравитационными и орбитальное тело снова удаляется (откидывается) на афелий.

          Но центробежная сила — сила инерциальная, т. е. затухающая, в силу чего постоянно действующая гравитация центрального тела начинает превозмогать центробежную, и орбитальное тело снова захватывается усиливающейся гравитацией.

          Это практически тот же маятник, но только несколько непривычного космического исполнения. Один из таких космических маятников мы уже описывали на примере «либрации» Луны [13, 40, с. 37].


          Тяготение в орбитальном движении планет. Таким образом, главнейшим из законов Кеплера, раскрывающим природу движения планет по орбите, является третий, доказывающий как бы непричёмность закона всемирного тяготения Ньютона (т. е. если рассматривать массу тел сконцентрированной в одной точке — центре масс). Выполнение закона тяготения (в общепринятом смысле) и инерции существенно лишь в первом и втором законах Кеплера.

          В третьем же законе действие тяготения осуществляется путём взаимодействия тел по линиям сильно закрученной архимедовой спирали, т. е. то, что воспринимается как инерциальная составляющая в вышеприведённой цитате из книги Комарова, есть не что иное, как следствие тяготения между поверхностью вращающегося центрального тела с орбитальными телами.

Пример изображения
Рис. 121. График зависимости Т и а планет
земной группы в полярных координатах.
          Чтобы убедиться в сказанном, достаточно взглянуть на рис. 121. Здесь показана траектория действия силы тяготения между поверхностью Солнца и планетами (по кругу откладывается период обращения вокруг Солнца, по радиусу — среднее расстояние от него). Как видно, линия представляет собой идеальную архимедову спираль, где, как видно, планеты постепенно удаляются от Солнца вдоль этой спирали за счёт вязкости пространства, где они со временем как бы выталкиваются наплывающими со стороны Солнца новыми линиями спирали, представляющими собой новые витки гравитационных силовых линий между вращающейся поверхностью Солнца и планетами.

          В радиальном направлении они представляют собой разновидность гравитационных волн. Механизм этот аналогичен перемещению иглы на вращающейся грампластинке, и понимание его очень просто, с той лишь разницей, что игла на проигрывателе жёстко связана с корпусом, а планеты затормаживаются вязкостью пространства, или иначе, гравитационной связью с совокупностью всех тел Вселенной, создающей общий гравитационный фон — вездесущий и всепроникающий.

          В связи с этим следует упомянуть об одной практической особенности орбитального полёта небесных тел. Дело в том, что если на тело, находящееся на орбите, не действует внешняя сила, т. е. если оно свободно обращается вокруг Земли (поскольку практическая ценность подобных механизмов связана прежде всего с орбитой Земли), то в зависимости от направления движения оно будет постепенно, но очень медленно, удаляться.

          В этом смысле, любопытен факт орбитального движения спутника Марса Фобоса, угловая орбитальная скорость которого превышает скорость осевого вращения Марса почти в 3,5 раза, тогда как второй спутник, Деймос, движется вокруг Марса с угловой скоростью меньшей, чем скорость вращения планеты. Таким образом, Фобос за счёт гравитационной связи с поверхностью планеты постоянно отдаёт ей часть количества своего орбитального движения и этим «помогает» ей вращаться быстрее, чем если бы его не было. Деймос же находится на «иждивении» материнской планеты и получает от неё количество своего орбитального движения, наоборот, «мешая» ей вращаться быстрее. Поэтому, с течением времени, Фобос будет всё ближе и ближе подходить к поверхности планеты, а Деймос, наоборот, удаляться от неё, так что расстояние между их орбитами постоянно увеличивается.

          Приближение Фобоса к Марсу происходит намного быстрее, чем удаление Деймоса, т. к. он отдаёт львиную долю своих усилий самому Марсу с одновременным повышением вязкости околомарсового пространства и волочением вместе с ним Деймоса. Поэтому вполне вероятно, что человечество станет свидетелем грандиозной катастрофы на Марсе — падения Фобоса на поверхность планеты, а Деймос, наоборот, когда-нибудь покинет орбиту Марса.

Таблица 15. Правило планетных расстояний.
1 — планеты, 2 — n, 3 — «а» вычисленное,
4 — «а» истинное.
Пример изображения
          Уместно в связи с изложенным посвятить несколько слов правилу Тициуса-Боде (XVIII в.), устанавливающему связь между средними расстояниями планет от Солнца:

Пример изображения [35, сс. 376-377],

где значения n равны ∞, 0, 1, 2 и т. д. (табл. 15)

          Это правило является скорее интуитивным, нежели научно обоснованным, хотя более или менее удовлетворительно соответствует фактам. Оно не раскрывает физическую сущность механизма орбитального расположения планет, «притянуто за уши», игнорирует все существующие законы физики космоса, имеет грубые отклонения и опять-таки лишь в некоторой степени отвечает на вопрос «как?», а на вопрос «почему?» отвечать не в состоянии. Кроме того, оно не универсально, т. к. не применимо где-нибудь ещё.

          Более того, автор берет на себя смелость заявлять о вредности подобных случайных «правил» для науки, т. к. они, наряду с многочисленными гипотезами, кочующими из книги в книгу, загрязняют мозги молодым учёным, тормозят развитие науки, отвлекают мышление и уводят исследователя в сторону от истинно животрепещущих проблем жизни и естествознания. Им должно быть позволено оставаться в учебниках лишь в части критического описания истории развития астрономической картины мира, наподобие идей геоцентризма и т. п.



В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить