О ТАК НАЗЫВАЕМОЙ ЛУННО-СОЛНЕЧНОЙ ПРЕЦЕССИИ ЗЕМНОЙ ОСИ

А.А.Гришаев, независимый исследователь

Известно, что ось вращения Земли, угол e наклона которой относительно нормали к эклиптике составляет примерно 23°.5, не сохраняет своё направление в пространстве. Земная ось, в частности, медленно поворачивается около нормали к эклиптике, совершая полный оборот по отношению к «неподвижным звёздам» за 25725 лет [1]. Поэтому моменты равноденствий от года к году наступают всё раньше – в угловой мере, приблизительно на 50² [2]. Это вековое вращение земной оси, приводящее к предварению равноденствий, называют лунно-солнечной прецессией.

Происхождение этого термина связано с тем, что вековое вращение земной оси считается прецессией Земли-гироскопа – из-за моментов опрокидывающих сил, обусловленных гравитационными воздействиями Луны и Солнца на экваториальную выпуклость Земли [2]. Если бы этот традиционный подход был верен, то один лишь феномен лунно-солнечной прецессии делал бы негодной нашу модель «унитарного» действия тяготения [3]. Согласно этой модели, действия на пробное тело солнечного и планетарных тяготений разграничены в пространстве: в пределах планетарной частотной воронки [4] солнечное тяготение «отключено», и пробное тело тяготеет там только к одному «притягивающему центру», а именно, к центру планетарной частотной воронки. При этом, в случае Земли, её экваториальная выпуклость не подвержена действию солнечного тяготения. Кроме того, имеются свидетельства о том, что лунное тяготение действует лишь в небольшой окололунной области [5,6], и тогда экваториальная выпуклость Земли не подвержена действию также и лунного тяготения. В предыдущих статьях мы постарались показать, что, в сравнении с концепцией всемирного тяготения, наша модель тяготения выглядит предпочтительнее, поскольку даёт, в частности, более адекватное объяснение фактической картины океанских приливов [7,8], аномальной кинематики пары Земля-Луна [5,7], феномена астероидов-Троянцев [9], признаков отсутствия собственного тяготения у поверхностных масс Земли [10,11] и у малых тел Солнечной системы [12], а также эффектов, сопровождающих пересечение границ планетарных частотных воронок автоматическими межпланетными станциями [4,3]. Теперь же мы постараемся показать, что и вековое вращение земной оси более адекватно объясняется с помощью нашей модели тяготения, согласно которой на экваториальную выпуклость Земли не действует тяготение ни Солнца, ни Луны.

Прежде всего, мы убедимся в том, что традиционный подход даёт лишь видимость объяснения векового вращения земной оси. Для этого сделаем оценку периода лунно-солнечной прецессии. Известно, что угловая скорость W прецессии гироскопа определяется выражением

W=Fl/(Jw), (1)

где Fl - момент опрокидывающей силы F, J – момент инерции гироскопа, w - его собственная угловая скорость вращения. В нашем случае w=7.3×10^-5 рад/с и J=8.04×10³⁷ кг×м² [13]. Заметим, что моменты опрокидывающих сил, которые вызывались бы гравитационным воздействием Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли, не были бы постоянными во времени: опрокидывающее действие того или иного светила уменьшалось бы до нуля, когда линия Земля-светило оказывалась бы ортогональна оси вращения Земли. Так, опрокидывающее действие Солнца было бы максимально в моменты солнцестояний и равно нулю в моменты равноденствий. Аналогично, и опрокидывающее действие Луны изменялось бы с периодом примерно в половину сидерического месяца. Результирующий, усреднённый по времени опрокидывающий момент из-за действия того или иного светила составлял бы половину от своего максимального значения, что компенсировало бы наличие пары одинаковых моментов – из-за действия светила на ближний и дальний участки экваториальной выпуклости. При оценке максимального значения лунного воздействия можно приближённо считать, что, как и для случая солнечного воздействия, плечо l равно произведению радиуса Земли на синус e, т.е. 2550 км. Массу m ближайшего к светилу участка экваториальной выпуклости Земли, действие на который давало бы основной вклад в опрокидывающий эффект (и, соответственно, массу противоположного участка экваториальной выпуклости), можно оценить как массу цилиндра с высотой 11 км, радиусом основания 1500 км, и средней плотностью 4000 кг/м³, т.е. m=3.1×10²⁰ кг. Что касается опрокидывающей силы F, то она не являлась бы силой гравитационного притяжения к светилу соответствующего участка экваториальной выпуклости Земли. Действительно: светило действовало бы не только на экваториальную выпуклость, но и на остальные элементы объёма Земли, поэтому опрокидывающую силу следовало бы рассчитывать разностным, по отношению к центру Земли, способом – аналогично тому, как это обычно делается при расчётах приливных эффектов. Таким образом, сила F составляла бы величину ~2GMmr_E/R³, где G – гравитационная постоянная, M – масса светила, r_E – радиус Земли, R – расстояние между Землёй и светилом. Тогда угловая скорость чисто «лунной» прецессии составила бы W_М»1.5×10^-13 рад/с, а чисто «солнечной» - W_S»6.8×10^-14 рад/с. Отношение угловой скорости W_Y»1.99×10^-7 рад/с годичного обращения Земли к величине W_М или W_S дало бы период, соответственно, «лунной» или «солнечной» прецессии, выраженный в годах. Как можно видеть, (W_Y/W_М)»1300000, а (W_Y/W_S)»2900000, т.е. период комбинированной лунно-солнечной прецессии составлял бы примерно 900000 лет, будучи на порядок больше фактического значения периода векового вращения земной оси. Поэтому, на наш взгляд, традиционное объяснение этого вращения – в терминах лунно-солнечной прецессии – отнюдь не является корректным.

Напротив, вековое вращение земной оси находит весьма правдоподобное объяснение с помощью нашей модели тяготения. Для такого объяснения требуется вспомнить тезис о том, что земная частотная воронка, при своём орбитальном движении вокруг Солнца, испытывает также собственное вращение вокруг оси, ортогональной эклиптике, и с периодом в один год – таким образом, что она «обращена к Солнцу всё время одной и той же стороной» [5]. При этом участок «инерциального пространства», в котором находится вращающаяся Земля, и по отношению к которому следует отсчитывать локально-абсолютные скорости [14] элементов объёма вращающейся Земли, испытывает не только орбитальное годичное обращение, но и собственное годичное вращение по отношению к «неподвижным звёздам». Ключевым моментом здесь является то, что мы привыкли говорить о собственном вращении Земли по отношению как раз к «неподвижным звёздам», но дело в том, что локально-абсолютные скорости пробных тел, в том числе и линейные скорости различных элементов вращающейся Земли, следует отсчитывать по отношению к местному участку частотных склонов, т.е. к местному участку «инерциального пространства». И если собственное вращение Земли происходит в условиях, когда содержащий Землю участок «инерциального пространства» тоже имеет своё собственное вращение – причём, угол между векторами угловых скоростей этих двух собственных вращений составляет e=23°.5 – то комбинация этих собственных вращений приводит к дисбалансам линейных скоростей у пар элементов объёма, расположенных симметрично земной оси. Если эти дисбалансы линейных скоростей не были бы скомпенсированы каким-либо образом, то вращающаяся Земля должна была бы испытывать соответствующие механические напряжения и деформации. Но, как можно видеть, названные дисбалансы линейных скоростей могут быть скомпенсированы как раз с помощью обратного векового вращения вектора угловой скорости собственного вращения Земли (т.е., такого же вращения земной оси) около вектора угловой скорости собственного вращения местного «инерциального пространства». Для такой компенсации должно выполняться соотношение

r_E×W_Y×cos e = R_SE×W^*, (2)

где r_E – радиус Земли, W_Y – угловая скорость вращения с периодом в год, R_SE – средний радиус орбиты Земли, W^* - угловая скорость компенсирующего векового вращения земной оси. Едва ли может быть простым совпадением тот факт, что отношение W_Y/W^*, выражающее в годах период компенсирующего векового вращения земной оси, оказывается равно

W_Y/W^* = R_SE/(r_E×cos e) = 25647, (3)

т.е. что рассчитанный нами период отличается от фактического всего на 0.3% - причём, это небольшое рассогласование, на наш взгляд, не привнесено методом расчёта, а обусловлено погрешностями, с которыми известны фундаментальные астрономические постоянные. Поэтому можно считать, что, с большой вероятностью, вековое вращение земной оси является именно компенсатором дисбалансов линейных скоростей у элементов объёма Земли, которая вращается в «инерциальном пространстве», вращающемся по-своему.

Дополнительным свидетельством в пользу нашего подхода могло бы стать прояснение следующего вопроса. Если вековое вращение земной оси действительно является вышеописанным компенсатором, то угловая скорость W^* этого векового вращения должна быть практически постоянной: угол поворота земной оси, увеличивающийся на »50² в год, должен быть линейной функцией от времени. Если же вековое вращение земной оси являлось бы лунно-солнечной прецессией, то, из-за упомянутой выше периодичности моментов опрокидывающих сил, угловая скорость прецессии имела бы полугодичную и полумесячную компоненты – поскольку отклик гироскопа на опрокидывающие воздействия, как известно, безынерционен. Результирующие максимумы и минимумы угловой скорости прецессии были бы вполне заметны с помощью астрооптических инструментов – не только современных, но и гораздо более ранних. Однако, нам не удалось найти сообщений о наблюдавшихся полугодичных и полумесячных вариациях угловой скорости векового вращения земной оси – что, по-видимому, говорит о том, что такие вариации действительно не существуют.

Суммируя вышеизложенное, можно сказать, что вековое вращение земной оси весьма проблематично объяснить с позиций закона всемирного тяготения, в рамках которого это вековое вращение считается лунно-солнечной прецессией. И, напротив, вековое вращение земной оси естественно объясняется на основе нашей модели тяготения, в которой это вековое вращение оказывается компенсатором дисбалансов линейных скоростей у элементов объёма Земли, которая вращается во вращающемся «инерциальном пространстве». Как можно видеть, по сравнению с подходом на основе закона всемирного тяготения, наш подход в очередной раз выглядит предпочтительнее.

Автор благодарит В.И.Беленко за полезное обсуждение.

Ссылки.

1. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. Г.Н.Дубошин, ред. «Наука», М., 1976.

2. К.А.Куликов. Фундаментальные постоянные астрономии. «Государственное издательство технико-теоретической литературы», М., 1956.

3. А.А.Гришаев. К реальной динамике пробных тел: локально-абсолютные ускорения. – Доступна на данном сайте.

4. А.А.Гришаев. Межпланетные полёты и концепция локально-абсолютных скоростей. – Доступна на данном сайте.

5. А.А.Гришаев. Синхронизатор орбитального движения Луны. – Доступна на данном сайте.

6. А.А.Гришаев. «Зыбкое пространство», порождающее собственное тяготение Луны. – Доступна на данном сайте.

7. А.А.Гришаев. Свидетельства об одномерности колебаний Земли в кинематике пары Земля-Луна. – Доступна на данном сайте.

8. А.А.Гришаев. Новый взгляд на природу приливообразующих сил. – Доступна на данном сайте.

9. А.А.Гришаев. Феномен астероидов-Троянцев и модель «унитарного» действия тяготения. – Доступна на данном сайте.

10. А.А.Гришаев. О всемирном тяготении: всё ли вещество оказывает притягивающее действие? – Доступна на данном сайте.

11. А.А.Гришаев. Форма геоида и опыт Кавендиша: как совместить несовместимое. – Доступна на данном сайте.

12. А.А.Гришаев. Имеют ли собственное тяготение малые тела Солнечной системы? – Доступна на данном сайте.

13. К.У.Аллен. Астрофизические величины. «Мир», М., 1977.

14. А.А.Гришаев. Эксперимент Майкельсона-Морли: детектирование локально-абсолютной скорости? – Доступна на данном сайте.

Источник: http://newfiz.info

Поступило на сайт: 05 февраля 2007.