влияние колебания солнечного ядра на движение луны.

Иванов Н. Ю.
Воронеж, [email protected]
ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЯ СОЛНЕЧНОГО ЯДРАНА ДВИЖЕНИЕ ЛУНЫ.
Несмотря на высокую точность предвычисления координат орбитального движения Луны, в
теории движения Луны существует противоречие. Сила притяжения Луны к Солнцу примерно в 2,2
раза больше, чем сила притяжения Луны к Земле. Поэтому равнодействующая этих сил будет
направлена в сторону Солнца, и, как следствие, Луна должна быть спутником Солнца. Для
объяснения данного противоречия надо исследовать закон всемирного тяготения.
В любом материальном твердом теле, помимо сил гравитации между атомами этого тела,
существуют силы сцепления, которые создают объем и форму, и эти силы связаны с действием
электромагнитного поля, генерируемого атомами данного вещества. Соотношение сил гравитации и
сил сцепления, для тел различной массы, различно. Очевидно, что силы сцепления не зависят от
массы вещества, потому что энергия связи отдельного атома расходуется на установление связи с
соседними атомами, ас другими (несоседними) атомами вещества отдельный атом никак не связан.
Силы гравитации, по определению, зависят от массы вещества. Известно, что все планеты Солнечной
системы находятся в состоянии близком к гидростатическому равновесию. Планеты с массой больше
1017 т имеют шарообразную форму. Из этого следует, что для твердых тел с массой более 1017 т,
действие гравитационных сил приводит к деформации вещества. Деформация в виде сжатия
приводит к уменьшению межатомных расстояний. Уменьшение межатомных расстояний приведет к
увеличению сил гравитационного взаимодействия. Следовательно, для физических тел существует
зависимость силы гравитационного взаимодействия от плотности вещества. Здесь уместно
вспомнить миссию NASA с космическим зондом NEAR, который, по замыслу, должен был стать
искусственным спутником астероида Эрос. Для малых тел в Солнечной системе величины их
собственных гравитационных полей слишком малы, по сравнению с гравитационным полем Солнца.
Поэтому, помещая пробное тело не большой массы рядом с малым телом Солнечной системы, мы
увидим притяжение пробного тела к Солнцу, а не к малому телу. И в данном случае основную роль
будет играть удельная сила притяжения к Солнцу, которая зависит от плотности вещества. Но в
миссии NASA плотности астероида и зонда не совпадали, поэтому не совпадали по величине
удельные силы тяготения к Солнцу, и, как следствие, не совпадали их орбиты. Поэтому финал
миссии – лобовое столкновение, инициированное командами с Земли. В сущности, тоже самое
произошло и с японским зондом Хаябуса, который должен был стать искусственным спутником
астероида Итокава.
Рассмотрим движение Солнца вокруг центра масс нашей галактики. Так как плотности
солнечного ядраи газовой оболочки Солнца различаются, то удельные силы гравитационного
притяжения тоже будут различны. Поэтому, кеплеровское движение вокруг центра масс нашей
галактики для солнечного ядра и газовой оболочки Солнца будет происходить по разным
траекториям. Так как солнечное ядро находится внутри газовой оболочки Солнца, это будет
приводить к колебаниям солнечного ядра. Колебание солнечного ядра будет оказывать глобальное
влияние на всю Солнечную систему. Это колебание производит возмущающее действие на орбиты
всех, без исключения, планет. Эллипсы орбит планет будут поворачиваться в сторону движения по
орбите. Самое большое смещение будет у Меркурия, как самой близкой планеты. Следует заметить,
что в данном случае вращение большой полуоси орбиты Меркурия нельзя рассматривать как
экспериментальное подтверждение общей теории относительности. При движении Земли по орбите,
земные геосферы, имеющие соответствующие скачки плотности на границах, будут двигаться друг
относительно друга по различным кеплеровским орбитам. И при этом границы геосфер будут
испытывать деформации, обусловленные колебаниемгеосфер. На величину колебаний геосфер Земли
огромное влияние будет оказывать колебание солнечного ядра. Орбитальные моменты планет на 5-6
порядков больше орбитальных моментов их спутников. По этой причине влияние колебания
солнечного ядра на спутники планет будет значительным. Особый случай здесь представляет Луна,
потому что она самый близкий к Солнцу спутник планеты. Хотя орбита Луны представляет собой
эллипс, движение Луны не является кеплеровским. Возмущение, которое оказывает на Луну
колебание солнечного ядра, приводит к тому, что изменение большой полуоси орбиты Луны не
соответствует изменению периода обращения по формуле Кеплера – Т = а 3 . Орбитальное
движение Луны почти полностью повторяет движение солнечного ядра. Наиболее точно совпадают
периоды движения Луны по орбите и вращение солнечного ядра, которые равны 27,3 земных суток.
Колебание солнечного ядра будет определять одно из главных лунных неравенств – эвекцию.
Эвекцию по долготе рассмотрим на рис. 1. Причем, надо заметить, что по современным
представлениям эвекция отражает переменные деформации лунной орбиты из-за действия Солнца. В
рамках данной модели под эвекцией мы будем понимать максимальное возмущение, которое будет
оказывать колебание солнечного ядра на движение Луны по орбите. Проще говоря, максимум
эвекции будет соответствовать минимуму расстояния между солнечным ядром и одной из точек (А
или П) лунной орбиты. На рис. 1 изображены – точка О - центр Солнца, вокруг которого вращается
против часовой стрелки солнечное ядро. Так же изображены три эллипса, соответствующие орбите
Луны в разных точках земной орбиты. Луна и Земля вращаются по своим орбитам против часовой
стрелки. Пусть в начальный момент времени солнечное ядро, и точка А лунной орбиты находятся на
минимальном расстоянии. Солнечное ядро находится в точке Е, а точка А соответствует положению
Земли в точке В. Солнечное ядро совершит оборот за 27,3 земных суток и вернется в точку Е. В тот
момент точка А будет соответствовать положению Земли в точке С. В данном случае мы пока не
будем учитывать вращение линии апсид с периодом 18,6 лет. Солнечному ядру надо совершить
доворот до линии апсид, который будет складываться из доворота на вращение Земли и доворота на
вращение линии апсид – соответствующие углы ∠ СОВ и ∠ АОС. Угловые скорости вращения
Земли и линии апсид примерно одинаковы ≈ 1° в сутки. Из этого следует, что синодический доворот
на ∠ СОВ составит 2,21 земных суток, а полный доворот составит 4,42 земных суток. Поэтому
период эвекции ≈ 31,74 земных суток в первом приближении. Более точный расчет дает значение
≈ 32 земных суток. Если учесть вращение линии апсид с периодом 18,6 лет, то получим
окончательный результат – 31,81 земных суток. Величина максимумаэвекции будет меняться со
временем. Это связано с эллиптичностью орбит Земли и Луны. На колебание солнечного ядра с
периодом 27,3 земных суток будут накладываться колебание с периодом 29,5 земных суток,
связанное с вращением Земли, и колебание с периодом 31,81 земных суток, связанное с вращением
линии апсид лунной орбиты. Синтезированное колебание будет иметь максимум при условии, когда
колебание с периодом 27,3 земных суток будет отставать по фазе на 360° от колебания с периодом
29,5 земных суток. А в свою очередь колебание с периодом 29,5 земных суток к тому моменту
должно отстать по фазе на 360° от колебания 31,81 земных суток.Этому условию удовлетворяет
частота с периодом 411,7 земных суток. Действительно, 411, 7 ≈ 12,944 * 31,81 ≈ 13,944 * 29,53 ≈
15,07 * 27,32. Таким образом, лунное неравенство с периодом 411,7 земных суток обусловлено
влиянием эллиптичности орбит Земли и Луны на возмущение лунной орбиты колебанием солнечного
ядра (эвекцию). Так же будет существовать лунное неравенство с периодом равным половине от
периода 411,7 земных суток, то есть – 205,8. Причина этого в том, что существуют две точки орбиты
Луны, апогей и перигей, где влияние колебания
солнечного ядра будет максимальным.
Особую роль в системе планет Земля – Луна
играют приливные взаимодействия. По современным
представлениям [1], абсолютные значения приливного
взаимодействия между Луной и Землей сейчас
сравнительно невелики, но, накапливаясь в течение
длительных периодов времени, они приводят к
постепенному торможению вращения Земли и,
наоборот, к ускорению орбитального движения Луны и ее удалению от Земли. Приливные
взаимодействия перераспределяют моменты количества движения между планетами, но при этом
всегда соблюдается закон сохранения количества движения в системе. По мнению автора,
объяснению экспериментального факта – удалению Луны от Земли со скоростью порядка нескольких
сантиметров в год дается неверная интерпретация. Сохранение механической энергии происходит в
так называемых консервативных механических системах. Известно, что механическая система
называется консервативной, если все действующие на нее внешние и внутренние непотенциальные
силы не совершают работы ∂А НПС ≡ 0 , а все внешние потенциальные силы стационарны. В данном
случае приливообразующая сила, действующая в теле Земли и обусловленная гравитационным
действием Луны, является внутренней непотенциальной силой в системе Земля – Луна, которая
совершает работу. Поэтому механическая энергия в системе Земля – Луна сохраняться не будет и,
соответственно, расстояние между Землей и Луной должно сокращаться. Но, с другой стороны,
возмущающее действие колебания солнечного ядра на движение Луны можно рассматривать как
процесс перекачки механической энергии от солнечного ядра к Луне. Действительно, по мере
(
)
сжигания ядерного топлива масса солнечного ядра увеличивалась, амплитуда колебаний возрастала,
так же возрастала величина периода колебаний и соответственно увеличивалась величина
возмущения орбиты Луны. Поэтому, чтобы исследовать изменение величины механической энергии
в системе Земля – Луна, обратимся к работе [2], где исследовались профили температуры,
содержания аэрозолей и парниковых газов во льду на станции Восток в Антарктиде. Временной
интервал составлял 300 – 400 тысяч лет. Исследования проводились с целью оценить связь
изменений климата с астрономическими и атмосферными воздействиями. При анализе данных были
выделены частоты, соответствующие орбитальной периодичности –100 тысяч лет (цикл изменения
эксцентриситета земной орбиты),41 тысяч лет (цикл изменения наклона оси вращения Земли), 19 и
23 тысячи лет (циклы прецессии, или предварения равноденствий). При исследовании температуры
была выявлена следующая закономерность – по мере удревления льда, амплитуда пика, связанного с
изменением наклона оси вращения Земли (41,5 тыс. лет), возрастает, тогда, как пик прецессии
ослабевает и становится менее выраженным. Вполне понятно, что периоды прецессии 19 и 23 тысячи
лет и период изменения наклона оси вращения – 41 тысяча лет связаны между собой. Твердое тело
Земли не может одновременно вращаться вокруг двух осей вращения, находящихся в еетеле – оси
собственного вращения и оси вращения, проходящей через центр масс системы Земля – Луна. Так
как величина собственного момента количества движения Земли примерно на порядок больше
момента количества движения Земли вокруг центра масс системы Земля – Луна, то в результате
взаимодействия двух механических движений будет наблюдаться прецессия оси вращения Земли.
При этом Луна будет вращаться вокруг центра масс Земля – Луна, а Земля будет вращаться вокруг
собственной оси, которая будет прецессировать. Поэтому прецессию земной оси можно
охарактеризовать как лунную прецессию и изменение расстояния Земля - Луна будет определять ее
величину. Причем, это расстояние можно разделить на две части – постоянную и переменную.
Постоянная часть будет определять прецессию земной оси, а переменная часть будет определяться
периодом в 41тысячу лет. На величину изменения наклона оси вращения Земли (период 41 тыс. лет)
будет влиять возмущающее действие колебания солнечного ядра, которое обуславливает
соответствующие изменения орбиты Луны. Поэтому, по мере увеличения массы солнечного ядра,
переменная часть расстояния Земля - Луна будет сокращаться, и прецессия будет увеличиваться, что
и подтверждается результатами работы [2]. Важно так же понять, что изменение расстояния Земля
Луна является периодическим процессом с периодом равным ≈ 41 тысячи лет. Так как на данный
момент расстояние Земля Луна увеличивается, то наклон земной оси должен уменьшаться.
Действительно, уменьшение наклона экватора к эклиптике существует и оно равно 47 секунд в
столетие. Но, по современным представлениям, данное уменьшение наклона является смещением
полюса эклиптики, так называемой прецессией от планет.
Периодичность изменения расстояния между Луной и Землей имеет фундаментальное
значение для физики Земли. До сих пор в физике Земли не решен вопрос об основном источнике
тепловой энергии земных недр. Получается так, что если говорить о Земле как о тепловой машине, то
на протяжении почти 4-х миллиардов лет энергетические характеристики не претерпели
существенных изменений. Действительно, на всем протяжении существования Земли
приблизительное постоянство циклов Вильсона и Бертрана, изменение величины напряженности
геомагнитного поля в достаточно небольшом интервале, высокая вероятность узкого интервала
температур, в котором возможна активная жизнедеятельность подавляющего большинства
организмов по сравнению с изменчивостью температур на различных небесных телах [3],
подтверждают данный факт. С другой стороны, все источники энергии, находящиеся в земных
недрах на достаточно больших интервалах времени, значительно теряют свою мощность. Поэтому
энергия, выделяемая при торможении земных геосфер – литосферы и твердого ядра, обусловленная
действием приливообразующих сил, и является основным источником тепла земных недр.
Литература
1. Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Происхождение Луны и ее влияние на глобальную эволюцию Земли.
М.: Изд-во МГУ, 1989. 111 с.
2. Котляков В. М., Гамбурцев А. Г. Временные ряды параметров, полученных по ледяному керну
скважины со станции Восток в Антарктиде. // Атлас временных вариаций природных, антропогенных
и социальных процессов. Том 3. Природные и социальные сферы как части окружающей среды и как
объекты воздействий. М.: Янус-К, 2002. 672 с.
3. Будыко М. И., Голицын Г. С., Израэль Ю. А. Глобальные климатические катастрофы. М.:
Гидрометеоиздат, 1986. 158 с.