Полный текст

РЕЗОНАНС ТРЕТЬЕГО РОДА В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
А.И. Хлыстов, Р.К. Клиге, Н.С. Сидоренков
1. Введение
О том, что в Солнечной системе имеются различные резонансы, известно
давно. Так, рассматривая планетную систему и системы спутников планет как
колебательные системы, А.М.Молчанов [Molchanov, 1968] пришел к выводу, что
наблюдаемые резонансные соизмеримости больших осей орбит планет и
спутников не случайны, а являются закономерным результатом эволюции этих
систем на космогонических масштабах времени при наличии близких по величине
взаимных диссипативных возмущений.
П.Голдрайх и С.Пил [Голдрайх, Пил, 1975] исходя из теории резонанса
объяснили любопытный наблюдательный факт, относящийся к движению
Меркурия и заключающийся в том, что период его осевого вращения составляет в
точности 2/3 от орбитального периода. Другими словами, большая ось постоянно
деформируемой планеты при каждом прохождении перигелия оказывается
направленной точно на Солнце. Указанные выше авторы показали, что такое
резонансное движение Меркурия устанавливается под влиянием приливного
воздействия Солнца на сильно деформированную фигуру Меркурия. При этом,
именно достаточно заметное отклонение от осевой симметрии стабилизирует
резонансное вращение планеты. Такой вид резонанса Голдрайх и Пил предложили
называть резонансом первого рода.
В той же работе [[Голдрайх, Пил, 1975]] явление резонанса было применено
для объяснения необычного обратного вращения Венеры, когда при каждом
соединении Венеры с Землей к Земле всегда повернута одна и та же сторона
Венеры. Как и в случае Меркурия, здесь снова предполагается наличие
постоянной деформации фигуры планеты, но теперь необходимо рассматривать
два момента сил – один со стороны Солнца, а другой – от Земли. При этом, более
слабый момент сил от Земли благодаря резонансу усиливается и оказывается более
1
эффективным, чем более сильный момент от Солнца, который из-за высокой
частоты не попадает в резонансную область и потому имеет среднее за
синодический период значение равное нулю. Такая взаимосвязь осевого вращения
одной планеты (Венеры) и орбитального движения другой планеты (Земли)
Голдрайх и Пил назвали резонансом второго рода.
В настоящей работе мы рассматриваем еще один резонанс в Солнечной
системе, связанный с движением Солнца вокруг центра масс этой системы. Этот
резонанс мы предложили назвать резонансом третьего рода.
2. Барицентрическое движение Солнца и его проявления в Солнечной
системе
О том, что Солнце под влиянием притяжения планет будет двигаться
относительно центра масс Солнечной системы, писал уже Ньютон в своих
Principia “Поскольку центр масс солнечной системы постоянно находится в покое,
Солнце, в соответствии с различным положением планет, должно постоянно
двигаться по всем направлениям, но никогда не будет далеко уходить от этого
центра” [Cajori, 1934]. Однако ввиду сложности задачи, первые расчеты этого
движения были сделаны только 1965 году П. Жозе [Joze, 1965] на интервале около
400 лет (с 1653 по 2060 год). Основные результаты этой работы:
1) центр масс Солнца движется по сложной траектории вокруг центра масс
Солнечной системы, отходя временами от него на 2.19 радиуса Солнца;
2) в барицентрическом движении Солнца присутствует хорошо выраженный
период 178.77 года, практически совпадающий с периодом 178.55 лет в ряде
чисел Вольфа.
Необходимо отметить, что в своей работе Жозе вычислил только траектории
движения Солнца вокруг барицентра, но ничего не было сказано о том, как при
этом изменится движение планет. Ответ на этот вопрос был получен в работах
[Долгачев,
Доможилова,
Хлыстов,
1989,
1991],
где
были
рассчитаны
барицентрические и гелиоцентрические координаты планет и барицентрические
координаты Солнца, в рамках задачи 10 тел (Солнце + 9 планет). На основании
2
анализа результатов этих расчетов был получен следующий вывод, радикально
меняющий устоявшееся в астрономии представление о законе движения планет:
все планеты движутся по слабовозмущённым эллипсам вокруг Солнца,
участвуя вместе с ним в движении вокруг барицентра Солнечной системы.
Приведенная здесь формулировка есть ни что иное, как уточнённая
формулировка 1-го закона Кеплера (уточнение дано курсивом).
уточнение
Именно это
позволяет не только объяснить целый ряд загадочных связей в
Солнечной системе, но и предсказать новые явления.
На рис.1 в барицентрической системе координат схематически показано, как
выглядит движение Солнца и одной из планет (Земли) в соответствии с
уточненным 1-м законом Кеплера. В целях наглядности, размер орбиты Земли
(тонкая линия) значительно уменьшен.
Рис.1. Совместное барицентрическое движение Солнца (жирная линия) и Земли (тонкая линия).
Величины по осям выражены в сотых долях а.е.
3
Уточнённая формулировка 1-го закона Кеплера позволяет совершенно поновому взглянуть на гравитационное взаимодействие планет и Солнца. Если
раньше Солнце выступало как главный дирижёр планетных движений, а планеты
лишь слегка искажали орбиты ближайших к ним планет, то теперь мы видим, что
каждая планета вносит свой вклад в смещение Солнца относительно общего
центра масс, а все вместе они вынуждают Солнце двигаться по сложной кривой
(кардиоиде). Но тысячекратное превосходство Солнца по массе не позволяет
планетам отставать от него, и потому все планеты синхронно повторяют движения
Солнца, обращаясь, в то же время, вокруг него по слабовозмущённым эллипсам.
Из новой формулировки 1-го закона Кеплера следуют два важных вывода:
1) движение каждой планеты передаётся Солнцу, а от него – всем другим
планетам. Можно сказать, что Солнце выступает в качестве ретранслятора
гравитации для всей солнечной системы. 2) Активизация однотипных
физических процессов, вызываемых барицентрическим движением планет и
Солнца, должна происходить одновременно во всей солнечной системе.
3. Загадки Солнечной системы и первый закон Кеплера
Уточнённая формулировка первого закона Кеплера даёт ключ к пониманию
целого ряда загадочных явлений в Солнечной системе. Одно из них – колебания
долготы Красного Пятна Юпитера с периодом около 3-х месяцев, обнаруженные
Е. Ризом
в 1970 году и затем подтверждённые
им на более обширном
наблюдательном материале [Reese, 1970, 1971]. Сопоставив колебания долготы
Красного Пятна Юпитера с орбитальным движением Меркурия, Ф.Линк [Link,
1975] установил, что синхронизация этих двух движений происходит в моменты
нижних соединений Меркурия, то есть, когда Меркурий и Юпитер оказываются на
одной линии с Солнцем по одну сторону от него. Поскольку прямое
гравитационное воздействие Меркурия на Юпитер ничтожно (масса Меркурия
мала, а его расстояние до Юпитера велико), Ф.Линк выдвинул (довольно спорное)
предположение, что обнаруженная им связь может быть следствием солнечной
активности.
4
Сравнительно недавно группа авторов [Trigo-Rodriguez et al., 1999], используя
лучшие наземные наблюдения Юпитера и его изображения, полученные на
космическом телескопе «Хаббл», подтвердила существование колебаний долготы
Красного Пятна Юпитера со средним периодом 89,74 суток. Этот период с
точностью до сотых долей совпадает с периодом парных соединений Юпитера и
Меркурия, равному 89,79 суток. Мы считаем такое совпадение прямым
доказательством концепции о гравитационном взаимодействии планет через
Солнце.
Действительно,
поскольку
орбитальное
движение
Меркурия
интегрировано в барицентрическое движение Солнца, а Юпитер в точности
повторяет все
движения Солнца, в движении Юпитера (а также всех других
планет) обязательно будет проявляться орбитальный период Меркурия как
последовательные этапы ускорения и замедления, приводящие к вариациям
угловой
скорости
вращения
Юпитера.
По
современным
представлениям
[Ксанфомалити, 1997], Красное Пятно Юпитера – это гигантский долгоживущий
вихрь, глубоко уходящий в недра газожидкой планеты, где он как бы стоит на
якоре. По этой причине его верхние слои движутся с несколько иной скоростью,
чем окружающая атмосфера. Вот почему 3-х месячные колебания обнаруживаются
только у Красного Пятна.
Ещё один пример взаимодействия планет через Солнце был обнаружен
А.И.Хлыстовым [Хлыстов, 2004] для Земли и Марса. На рис. 2 , взятом из этой
работы, кривая, похожая на синусоиду, представляет собой расстояния между
Землёй и Марсом, вычисленные автором в интервале с 1880 по 2020 год. Двойные
вертикальные линии на рисунке соответствуют годам жесточайших засух на
огромной территории, включающей Центрально-Чернозёмный район, Поволжье,
Северный Кавказ и восток Украины. Значки в виде пальмы отмечают моменты
мощных пылевых бурь на Марсе. Как видно из рисунка, пылевые бури на Марсе и
засухи на Земле почти всегда совпадают по времени и происходят они вблизи
Великих противостояний Марса, когда он находится на минимальном
расстоянии от Земли.
5
Рис.2. Взаимодействие Земли и Марса через посредство барицентрического движения.
По оси ординат – расстояние в а.е между Землей и Марсом в моменты противостояний.
По оси абсцисс – годы. ۴ ۴ – периоды сильных пылевых бурь на Марсе;
║ – годы катастрофических засух на Земле.
Эти наблюдения также можно объяснить на основании уточнённого 1-го
закона
Кеплера.
Действительно,
сначала
движения
Земли
и
Марса
трансформируются в ускоренное движение Солнца, а через него снова
возвращаются к этим планетам, вызывая, как и в случае Юпитера, вариации
угловой скорости вращения планет. Это приводит к нарушению циркуляции в
атмосферах планет, проявляющейся в виде засух на Земле и пылевых бурь на
Марсе.
Барицентрическим движением планет и Солнца можно также объяснить
результаты работы [Шпитальная и др., 1975]. В этой работе приводится ряд общих
морфологических черт и условий возникновения и развития хромосферных
вспышек на Солнце и землетрясений, доказывающих однотипность этих
процессов и приводящих к выводу о существовании одной общей причины,
ответственной за оба явления. Согласно нашей концепции, этой общей причиной,
приводящей к близкому совпадению по времени моментов возникновения
солнечных
вспышек
и
землетрясений,
является
синхронность
сдвиговых
6
процессов в недрах Солнца и Земли, обусловленная нерегулярностями в их
совместном барицентрическом движении.
4. Спин-орбитальное взаимодействие в системе Солнце-Земля
Гипотеза о возможности спин-орбитального взаимодействия для сжимаемого и
вязкого Солнца при его движении вокруг барицентра была высказана
А.И.Хлыстовым еще в 1982 г. [Хлыстов, 1982]. Однако экспериментальная
проверка этой гипотезы для Солнца является трудно выполнимой задачей ввиду
недостаточной точности измерений вариаций угловой скорости Солнца. В то же
время,
в настоящее время мы располагаем вполне удовлетворительным по
точности рядом среднегодовых вариаций угловой скорости вращения Земли,
начинающимся
с
1656
года
[Sidorenkov,
2005].
На
Рис.3
приведен
соответствующий график в безразмерных относительных величинах.
Рис. 3. Ход среднегодовых относительных отклонений угловой скорости вращения Земли
от эталонной величины ( Δω / Ω в 10-8) на интервале с 1656 до 2008 год.
Прямая линия - линейный тренд.
7
По программе, разработанной А.И. Хлыстовым, для того же временного
диапазона были рассчитаны ряды четырех основных функций барицентрического
движения Солнца (расстояния центра Солнца от барицентра, скорости, ускорения
и момента количества движения) и тех же функций
относительно центра
кривизны траектории Солнца. В результате анализа полученных результатов были
сделаны следующие выводы: 1) перенос начало системы отсчета из барицентра в
центр кривизны не вносит принципиальных изменений в окончательные
результаты; 2) упомянутые выше функции барицентрического движения Солнца
меняются со временем синхронно (то есть, их спектральный состав одинаковый).
В силу этого, было решено проводить сравнение вариаций угловой скорости
вращения Земли (рис. 3) только с одной из функций - изменениями
барицентрического расстояния Солнца Rbc.
Наши расчеты показали, что общий вклад
всех планет земной группы
(Меркурий, Венера, Земля и Марс) в Rbc составляет менее 1%, что на графиках
практически незаметно. Поэтому, хотя расчеты функции Rbc всегда проводились
с обязательным учетом всех планет земной группы, мы для краткости будем в
дальнейшем говорить только о больших планетах.
На рис. 4 представлен рассчитанный нами временной ход функции Rbc на
интервале с 1656 до 2008 год то под воздействием Юпитера, Сатурна, Урана и
Нептуна.
8
Рис. 4. Изменение со временем расстояния центра масс Солнца от барицентра в 10-3 а.е.
на интервале с 1656 до 2008 год (учитывались Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Чтобы выяснить возможность резонансного взаимодействия между двумя
процессами, представленными на рис. 3 и рис. 4, был проведен спектральный
анализ
соответствующих
массивов
данных
методом
Блэкмана-Тьюки
[Blackman, Tukey, 1958] на интервале с 1656 до 2008 год. Полученные спектры
мощности представлены на рис. 5 и рис. 6 соответственно (следует обратить
внимание, что обозначения осей на рис. 6, 8 и 11 такие же, как на рис. 5).
9
Рис. 5. Спектр мощности угловой скорости вращения Земли. По оси ординат – безразмерные
величины амплитуд А, по оси абсцисс – частотный номер К. Числа над пиками – периоды в
годах (T = 1/(K×1.42×10-3) лет).
10
Рис. 6. Спектр мощности барицентрического расстояния Солнца на интервале с 1656 до 2008 год
(учитывались Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Из сравнения этих рисунков следует, что близких по частотам пиков скольконибудь заметной мощности на них не видно. Действительно, на рис.5 наиболее
мощным пикам соответствуют периоды Т1 = 70 лет, Т2 = 52.4 года и Т3 = 32.9 года,
в то время как на рис.6 самый выдающийся пик имеет период Т1 = 19.86 года, а
второй по величине пик имеет период Т2 = 12.8 года.
Из этого как будто с
неизбежностью следует, что нет никаких оснований ожидать взаимодействия
между барицентрическим движением Солнца и осевым вращением Земли. Но как
же тогда быть с фактами, изложенными выше в ч.3, явно говорящими в пользу
такого взаимодействия?
Найти достаточно убедительное доказательство существования корреляции
между барицентрическим движением Солнца и осевым вращением Земли впервые
удалось Я. Вильсону [Wilson et al., 2005] благодаря двум эмпирически найденных
им процедурам для преобразования исходных данных. Во-первых, он исключил
11
долговременный тренд из данных о скорости вращения Земли, а, во-вторых,
удалил из барицентрического движения Солнца вклад Юпитера на том основании,
что этот вклад соответствует регулярному, почти круговому движению.
Мы заинтересовались этим результатом и провели собственное исследование
связи между барицентрическим движением Солнца и осевым вращением Земли.
При этом, в отличие от Я. Вильсона, искалась корреляция не самих функций, а их
спектров, что, по нашему мнению, позволяет получать более объективные
результаты.
Исключение долговременного тренда из данных о скорости вращения Земли
(см. рис.3) мы проводили для линейной и кубической аппроксимации. Поскольку
оба этих метода дали примерно одинаковые результаты, мы остановились на
линейном тренде, ввиду того, что он физически более понятен (это – известное
вековое замедление скорости вращения Земли). На рис.7 приведен результат
исключения линейного тренда с графика, представленного на рис.3. Чтобы не
загромождать этот рисунок, мы не стали приводить на нем график с удаленным
кубическим трендом, а вместо этого на рис.8 сразу даем спектры для обоих
способов исключения трендов.
Рис. 7. Отклонения угловой скорости вращения Земли от эталонной величины
с исключенным линейным трендом. По оси ординат отложены абсолютные разности между
точками кривой, приведенной на рис.3 и аппроксимирующей линейной функцией
12
Рис. 8. Спектры мощности угловой скорости вращения Земли с исключенными трендами
( Lin - линейный, Cub – кубический).
Как видно из рис.8, в приведенных спектрах наиболее мощными являются две
гармоники с периодами Т=35.2 года и Т=50.3 года (еще 2 сильных гармоники
Т=118 лет и Т=234 года при общей длине реализации около 350 лет не могут
считаться значимыми).
Рассмотрим теперь предложенную Я. Вильсоном [Wilson et al., 2005]
процедуру исключения вклада Юпитера в барицентрическое движение Солнца. На
рис.9 приведены рассчитанные нами орбиты барицентрического движения Солнца
в гипотетическом случае, когда вокруг Солнца вращается только одна из четырех
больших планет (J - Юпитер, S - Сатурн, N – Нептун, U – Уран). Для сравнения, в
том же масштабе дана окружность с радиусом R♂, равным радиусу Солнца.
13
Рис. 9. Вклад отдельных планет в смещение Солнца от барицентра в 10-3 а.е. Барицентр
расположен в начале осей координат.
Нетрудно заметить, что все четыре орбиты барицентрического движения Солнца
близки к круговым и случай Юпитера в этом контексте никак не выделен. Поэтому
утверждение Я. Вильсона о том, что только Юпитер ответственен за регулярное,
почти круговое движение Солнца вокруг барицентра (и потому может быть
исключен из рассмотрения), а все другие планеты создают добавочную сильную
асимметрию к этому движению, является некорректным. Тем не менее, поскольку
сама идея исключения вклада Юпитера в барицентрическое движение Солнца
оказалась плодотворной, мы ею воспользуемся, оставив обоснование этой
процедуры на конец статьи.
Мы не пошли по пути точного копирования предложенного Я. Вильсоном
несколько громоздкого способа исключения вклада Юпитера, а просто положили в
расчетах массу Юпитера равной нулю. В результате, для барицентрического
расстояния Солнца под влиянием трех больших планет-Сатурна, Урана и Нептуна,
был получен график, представленный на рис.10, а его спектр дан на рис. 11.
14
Рис. 10. Изменение со временем расстояния центра масс Солнца от барицентра в 10-3 а.е.
на интервале с 1656 до 2008 год (учитывались Сатурн, Уран и Нептун). R – расстояние от
барицентра, ρ - расстояние от центра кривизны.
Рис. 11. Спектр мощности для расстояния центра масс Солнца от барицентра
на интервале с 1656 до 2008 год (учитывались Сатурн, Уран и Нептун).
Сравним спектр мощности угловой скорости вращения Земли с исключенным
линейным трендом (рис.8) и спектр мощности для расстояния центра масс Солнца
от барицентра без учета вклада Юпитера (рис.11). В первом случае, доминантные
15
гармоники спектра имеют периоды Т=35.2 года и Т=50.3 года, а во втором случае
наибольшие амплитуды имеют колебания с периодами Т=35.6 года и Т=46.6 года.
С учетом ошибок наблюдений и вычислений, можно предполагать возможность
сильного резонансного взаимодействия двух процессов (барицентрического
движения Солнца и осевого вращения Земли), на гармонике с периодом около 35.6
года и менее выраженной связи для периодичностей около 50 лет.
5. Обсуждение результатов и выводы
В таблице 1 собраны все основные результаты спектрального анализа,
полученные нами в этой работе. В первой строке приведены периоды (в годах)
основных гармоник спектра среднегодовых относительных отклонений угловой
скорости вращения Земли от эталонной величины Δω / Ω (см. рис.3). Во второй
строке дан спектр угловой скорости вращения Земли за вычетом линейного тренда
(Δω / Ω - Lin tr) (см. рис.7). В третьей строке (Rbc, все планеты) содержится
спектр рассчитанных нами вариаций расстояния центра масс Солнца от
барицентра с учетом Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна (рис.4), а в четвертой
(Rbc, без Юпитера) – то же, но с исключенным Юпитером (рис. 10).
Отметим, что в строках с 1-й по 4-ю жирным шрифтом выделены наиболее
мощные гармоники, обычным – средние, а в скобках даны периоды гармоник,
лишь незначительно выделяющиеся из шума.
Пятая и шестая строки таблицы 1 - вспомогательные. В них даны периоды
парных соединений Юпитера с Сатурном, Ураном и Нептуном (пятая строка) и
парных соединений Сатурна с Ураном и Нептуном (шестая строка). Напомним,
что соединением называется момент равенства долготы планет; геометрически это
соответствует расположению планет на одной линии с Солнцем по одну сторону
от него.
Таблица 1. Сравнение спектров барицентрического движения Солнца и осевого
вращения Земли.
16
Δω / Ω
Δω / Ω - Lin tr
Rbc,
70.0
52.4
32.9
(28.8)
(23.0)
(14.5)
50.3
35.2
(22.4)
(20.8)
(17.2)
(46.3)
(35.9)
19.86
13.9
12.8
46.6
35.6
(19.9)
(17.6)
19.86
13.81
все планеты
Rbc,
без Юпитера
Ю - (С, У, Н )
С - (У, Н)
45.35
12.78
35.87
Анализ данных табл.1 начнем со сравнения спектра
среднегодовых
относительных отклонений угловой скорости вращения Земли от эталонной
величины Δω / Ω (исходные данные о вариациях скорости вращения Земли, 1-я
строка) и спектра вариаций расстояния центра масс Солнца от барицентра Rbc
с учетом всех больших планет (3-я строка). Нетрудно убедиться, что мощные и
средние по амплитуде гармоники этих спектров лежат в совершенно разных
диапазонах частот. С физической точки зрения это означает запрет на спинорбитальное взаимодействие в системе Солнце – Земля.
В то же время, доминантные гармоники (Т=50.3 и Т=35.2 года) спектра угловой
скорости вращения Земли за вычетом линейного тренда ( Δω / Ω - Lin tr) и самые
мощные гармоники (Т=46.6 и Т=35.6 года) спектра Rbc без Юпитера (строки 2 и 4
соответственно), практически совпадают по частоте (с точностью до ошибок
наблюдений и погрешностей вычислений). Физически это означает высокую
вероятность осуществления процесса спин-орбитального взаимодействия в
системе Солнце – Земля. Таким образом, получается, что Юпитер как бы
«мешает» процессу спин-орбитального взаимодействия.
17
Объясним это явление исходя из теории резонанса. Учитывая сложное
многооболочечное строение Земли, можно предполагать наличие целого набора
собственных колебаний
Многочастотная
в Земле, связанных с различными оболочками.
вынуждающая
сила,
возникающая
в
результате
барицентрического движения Солнца (а, следовательно и Земли, как показано на
рис.1) как бы «отбирает» те колебания в оболочках Земли, которые находятся в
области резонанса с вынуждающей силой и приводит к раскачке соответствующих
колебаний. По-видимому, периоды Т=50.3 года и Т=35.2 года в спектре ( Δω / Ω Lin tr) благодаря резонансу, раскачиваются гармониками Т=46.6 года и Т=35.6
года барицентрического движения Солнца. Как видно из строки 6 табл.1, первая
из указанных гармоник соответствует периоду парных соединений Т(С+У)=45.35
года, а вторая - периоду парных соединений Т(С+Н)=35.87 года.
Как видно из рис.9, вклад Юпитера в вычисляемые расстояния Rbc Солнца от
барицентра почти в 2 раза больше, чем Сатурна и еще больше для других планет.
Вот
почему
в
спектре
(Rbc,
все
планеты)
доминируют
гармоники,
соответствующие парным соединениям Юпитера с Сатурном (Т=19.86 года),
Ураном (Т=13.81 года) и Нептуном (Т=12.78 года) (см. 3 и 5 строки табл.1). На
этом фоне едва заметны две очень слабые гармоники с периодами Т=46.3 года и
Т=35.9 года, почти точно совпадающие с периодами парных соединений
Т(С+У)=45.35 года
и Т(С+Н)=35.87 года. С точки зрения математики, не
учитывающей резонансную раскачку колебаний, эти гармоники несущественны.
Однако с физической точки зрения, эти гармоники становятся основными при
наличии резонанса, а высокочастотные гармоники Юпитера, лежащие вдали от
резонансной области, не усиливаются, и потому не проявляются в спектре осевого
вращения Земли. Это очень похоже на ситуацию с Венерой [2], где менее слабый
момент от Земли, усиленный резонансом, оказывается более эффективным, чем
большой момент от Солнца, не попадающий в резонансную область.
Таким образом, впервые предложенная Я. Вильсоном процедура исключение
Юпитера
из
расчетов
барицентрического
движения
Солнца,
является
искусственным математическим приемом, помогающим выявлять наличие и
18
устанавливать происхождение отдельных гармоник в спектрах исследуемых
кривых. Этот прием позволяет уверенно обнаруживать физически существенные
гармоники в спектрах колебательных систем, находящихся вблизи резонанса.
Найденное нами в настоящей работе резонансное взаимодействие двух
процессов - барицентрического движения Солнца и осевого вращения Земли, мы
предлагаем называть резонансом третьего рода.
В заключение, на рис.12 мы приводим приведенные к одному масштабу
графики:
1) относительных отклонений угловой скорости вращения Земли от эталонной
величины с исключенным линейным трендом ( Δω0o / Ω - Lin tr);
2) изменение со временем расстояния R центра масс Солнца от барицентра (с
исключенным Юпитером);
3) график орбитального момента Солнца.
Рис.12. Сплошная линия с точками - относительные отклонения угловой скорости вращения
Земли от эталонной величины с исключенным линейным трендом
( Δω / Ω - Lin tr); сплошная линия - изменение со временем расстояния R центра масс Солнца от
барицентра; штриховая линия – график орбитального момента Солнца.
Видно, что в большинстве случаев эти графики показывают синхронный ход с
периодом около 36 лет, что, как было показано в нашей работе, объясняется
совместным влиянием Сатурна и Нептуна с периодичностью 35.87 года на
19
изменения скорости вращения Земли.
Имеется также сходство амплитудной
модуляции графиков с периодом около 170 лет. Согласно таблице 1 (строка 6), это
есть период биений между Т=35.87 (С+Н) и Т=45.35 С+У).
Укажем здесь, что еще в 1890 году Э. Брюкнер [Brückner, 1890] по данным
наблюдений на 111 метеостанциях Англии, Шотландии, Западной Европы и
России обнаружил что теплые и сухие периоды
чередуются с холодными и
влажными через 30 – 35 лет. До настоящего времени происхождение цикла
Брюкнера оставалось неизвестным. Но теперь, на основании наших исследований
можно сказать, что цикл Брюкнера есть следствие влияния барицентрического
движения Солнца на скорость осевого вращения Земли, то есть,
результат
резонанса 3-го рода с точным периодом 35.87 года.
На основании рис.12 можно ожидать, что замедление скорости вращения
Земли, начавшееся в 1995 году, продлится примерно до 2012 года, а затем в
течение 18 лет скорость будет расти. Этот результат может оказаться полезным
для долговременных прогнозов климатических изменений, а также сейсмической и
вулканической активности.
Конечно, на основании данных этой работы мы можем прогнозировать только
среднюю кривую. В то же время, из рис.12 следует, что на кривой угловой
скорости имеются короткие периоды ускорений и замедлений, которые могут быть
вызваны другими, неучтенными нами причинами. Согласно [Сидоренков, 2002],
этими причинами могут быть как внешние – приливы от Луны и Солнца, так и
внутренние, обусловленные различными геофизическими процессами. Можно
надеяться, что совместный учет всех этих факторов позволит со временем
достаточно уверенно прогнозировать весь сложный спектр вариаций скорости
вращения Земли. Это, в свою очередь, позволит существенно улучшить прогнозы в
метеорологии и геофизике.
ЛИТЕРАТУРА
Голдрайх П. и Пил С., Динамика вращения планет. В сб. «Приливы и
резонансы в солнечной системе». «Мир», М. 1975, стр. 130 – 167.
20
Долгачев В. П., Доможилова Л. М., Хлыстов А.И. О барицентрическом движении
Земли и Солнца. // Астрон. цирк. 1989. № 1538. С.35–36.
Долгачев В. П., Доможилова Л. М., Хлыстов А. И. Некоторые свойства
барицентрического движении больших планет и Солнца. // Тр. ГАИШ.
1991. Т. 62. С. 111–118.
Ксанфомалити Л. В. Парад планет. М. Наука. Физматлит. 1997. 256 с.
Сидоренков Н.С. Физика нестабильностей вращения Земли. 2002.
М., Физматгиз. 369 с.
Хлыстов А. И. Движения Солнца вокруг барицентра Солнечной системы и
солнечная активность. // Вестник Киевского университета. 1982. Вып. 24.
С.61-65.
Хлыстов А.И. Когда просыпаются вулканы Марса? // «Техника–Молодёжи».
2004. №4. С.10–14.
Шпитальная А. Г. и др. О возможности воздействия гравитационных волн
на активность Земли и Солнца. В сб. «Динамика и эволюция звездных
систем». М-Л.: 1975. С. 129–137.
Blackman R. В., Tukey J. W. The measurement of power spectra from the
point of view of communication engineering. New York: Dovar Publ. Inc.
1958. 128 p.
Brückner, E. 1890. Geographysche Abhandlungen, 14.
Cajori, F. Newtons Principia, Book III, Proposition XIII (University of California Press,
San Francisco), 1934.
Joze P. D. Sun's motion and sunspots. //Astron. J. 1965. V.70. №3. P.193–200.
Link F. Some particularities affecting the movements of Jupiter's red spot.
// Planetary and Space Science. 1975. V.23. Iss.5. P.805–812.
Molchanov A. M. The resonant structure of the solar system: The law of planetary
distances. // Icarus, 1968, V8, Iss.1-3, P.203-215.
Reese E. J. Jupiter's Red Spot in 1968–1969. // Icarus, 1970, V.12, Iss.2.
P.249–252.
Reese E. J. Jupiter: Its Red Spot and Other Features in 1969-1970. // Icarus.
21
1971. V.14. Iss. 2. P.343–354.
Trigo-Rodriguez J. M. et al. 1999. The 90 day oscillation of Jupiter's Great Red
Spot revisited. // 31st Annual Meeting of the DPS. Kursaal Center. Poster.
Sidorenkov N.S.. Physics of the Earth’s rotation instabilities. // Astronomical and
Astrophysical Transactions. 2005.Vol.24. No.5. Pp.425-439.
Wilson, I. R. G., Carter, B. D., and White, I. A. ``Does a Spin-Orbit Coupling Between
the Sun and the Jovian Planets Govern the Solar Cycle?''// Publications of the
Astronomical Society of Australia. 2005. Vol.25, pp. 85--93.
22