Базисная теория Луны

Размещено на http://www.allbest.ru/

базисная теория Луны

Москва, E-mail; vlad@yur.ru

В настоящее время накопилось достаточно фактов, свидетельствующих о неадекватности ньютоновской гравитационной теории на силовой основе.

Вот только некоторые факты:

1. Отсутствие теории движения Луны. Луна находится согласно ньютоновской теории, под воздействием двух центров силы - Солнца и Земли. Причем солнечная сила превышает таковую же от Земли в 4 раза. С точки зрения силовой теории имеем обычное «перетягивание канатов». И очевидно, что победа в этом перетягивангии должна быть за Солнцем. И «победа» Земли, слабого силового центра, не может быть никак объяснена. Именно поэтому и считается, что теория Луны является самой сложной задачей небесной механики. Имеющиеся теории движения Луны основаны не на исходной теории, а на эмпирических данных и используют несколько тысяч членов для их интерполяции вперед на определенный временной срок. Луна есть нагляднейший, каждую ночь глядящий на ученых пример неадекватности ньютоновской теории.

2. При рассмотрении коллективного движения гравитирующих тел сравнимой массы ньютоновская теория также потерпела крах. Это особенно ярко выразилось на неспособности ее описать движение звезд в галактике. Использование концепции «скрытых масс» и «темных энергий» выглядит с точки зрения парадигмы научного познания очень сомнительным.

3. В целом ряде космических проектов ньютоновская теория показала, как минимум, недостаточную адекватность. Особенно обескураживающими были две попытки - американский проект Эрос и японский ХАЯБУСА-Итокава - создать искусственный спутник вокруг астероида. Требование при полетах к планетам обязательного перехода в систему отсчета планеты также никак не вытекает из ньютоновской гравитации и ряд других нестыковок, приводившие нередко срывам или неполным исполнениям полетных заданий.

4. Но главным ударом по ньютоновской механике было обнаружение при полтах в космос человека неизвестного в течении более трехсот лет центрального для космонавтики феномена невесомости (хотя были и предвидения - преимущественно непризнанных ученых, например, К.Э.Циолковского и фантастов). Достаточно сказать, что самого слова «невесомость» даже в пятидесятых годах прошлого века не было ни в БСЭ, ни в других энциклопедиях и справочниках. Невесомость полностью противоречит ньютоновской механике. Это очень легко проследить, если посмотреть множество определений этого феномена, например, в интернете. Строго говоря по Ньютону именно все жители Земли как раз и находятся в невесомости. Действительно, на них действует сила притяжения Земли, направленная вертикально вниз, и сила со стороны опоры - земли, пола, сидения стула и т.д. - направленная вверх. Равнодействующая этих сил равна нулю и следовательно имеем полную невесомость. В то же время на орбите на тело или на человека действует только одна сила - сила всемирного притяжения, под действием какового тело или человек никак не могут находиться в невесомости. Силы инерции, как известно, являются фиктивными и никакого физического действия они оказывать не могут.

Ньютон использовал наглядную, но ошибочную аналогию между движением камня по кругу на веревке и движением планеты по кругу вокруг Солнца. Он предположил, что там и там имеют место центростремительные силы. Но космонавтика и показала всю ошибочность этой аналогии. Камень действительно вращается под действием центростремительной силы. А планеты нет. И спутники нет. Потому что камень или космонавт в центрифуге будут в весомом состоянии, от которого у космонавта может лопнуть сосуды. Это «весомое» состояние. А космонавт на орбите летает свободно по всей лаборатории или за ее пределами, и нет на нем никаких сил. Это невесомое состояние. Как видим, аналогия оказалась ложной. Но понять это удалось только после выхода в космос самого человека.

Единственный выход из этого противоречия есть отказ от самого понятия сил гравитации, отказ от концепции «всемирного тяготения». Тогда космонавт на орбите становится невесомым, так как на него не действуют никакие силы. А предметы на Земле становятся весомыми, потому что на них действует единственная сила - сила реакции опоры.

А суть феномена гравитации состоит в изменении свойств пространства. В гравитирующем пространстве свободные тела движутся не равномерно и прямолинейно, а более сложным способом. Аналогично тому, как движутся свободные тела в неинерциальной системе отсчета. Другими словами, мы вновь приходим к раннеэйнштейновскому пониманию гравитации, которое он выразил как принцип эквивалентности. Для дальнейшего развития ему необходимо было создать полную теорию неинерциальных систем отсчета, которой не существует и до настоящего времени. К сожалению, далее высказывания гениальной догадки Эйнштейн не пошел. а избрал принципиально иной путь - путь создания Общей теории относительности. О которой лучше не говорить.

Свободное тело, двигающееся в негравитационном пространстве, может двигаться равномерно и прямолинейно в инерциальной системе отсчета. Когда тело влетает в гравитационное поле, оно остается свободным и невесомым. Но теперь движение изменяется, становится более сложным. Но никаких сил, никакого изменения состояния тела не происходит. Гравитация есть феномен кинематический, а не силовой.

На Земле тела имеют вес не потому, что на них действует сила тяжести. А потому, что на них действует сила опоры, которая препятствует свободному движению тела в гравитационном поле. Стоит убрать опору и тело станет невесомым и полетит вниз, к центру Земли. Подставив опору - вы затормозите это естественное движение путем приложения силы, направленной против свободного движения (свободного падения).

Новая теория гравитации есть полевая теория. В ней упор делается на поле.

Общие принципы построения теории трех тел в полевой теории

Сущность нового подхода состоит в использовании понятия гравитационного поля как поля удельных (на единицу массы) фиктивных сил, которые мы называем напряженностью гравитационного поля.

Гравитационное поле есть потенциальное поле. Источники поля есть массы. Поле определяется начальными значениями, характеризуемыми свойствами координатного тела отсчета. В случае, если начальное тело является свободным, то мы имеем нулевые начальные условия. Напряженности вставляются в уравнения движения. В качестве системы отсчета могут также использоваться негармонические системы отсчета, например, вращающиеся, для чего в уравнения движения также необходимо вставлять удельные (на единицу массы) силы инерции - центробежные, тангенциальные и кориолисовы.

Базисная конфигурация

Рассматривается движение Луны в системе трех тел - Солнца, Земли и Луны. В качестве нулевого тела с массой m, с которым связываем начало системы отсчета, принимаем Землю. В качестве тела номер 1 принимаем Солнце с массой M: M>>m. В качестве третьего тела, движение которого мы и предполагаем исследовать, выбираем Луну с массой м<<m.

Расстояние Земля ? Солнце равно R. Расстояние Земля ? Луна равно r: r<<R. Расстояние Луна ? Солнце обозначим r_ls .

Выбираем базисную систему координат. Ось Ох направляем на Солнце. Вдоль оси Oz направляет ось вращения Солнца вокруг Земли. Предполагаем движение Луны в плоскости перпендикулярной оси вращения, т.е. движение Луны будет проходить в плоскости Оxy, т.е. в плоскости эклиптики.

Для базисной модели движения в системе Солнце - Земля - Луна принимаем движение Солнца вокруг Земли по окружности с постоянной угловой скоростью . Отсюда следует, что в нашей конфигурации Солнце является неподвижным и находится на фиксированном расстоянии R.

Таким образом, мы порываем с коперникианством и приближаемся к представлениям Птолемея.

Для движения Луны мы принимаем в качестве базисного движения также движение по окружности радиуса r с постоянной угловой скоростью в плоскости Oxy, вращающейся, в свою очередь, с угловой скоростью . Таким образом, есть синодическая угловая скорость, а базисная конфигурация близка к той, как наблюдается движение Луны с Земли. На рисунке изображена базисная конфигурация.

Уравнения движения

Уравнение движения (равновесия) Солнца есть:

(1)

Отсюда, пренебрегая массой Земли,

(2)

В уравнение движения Луны во вращающейся стационарной системе отсчета входят силы (удельные) инерции в виде сил Кориолиса и центробежных сил, а также гравитационные напряжения от источников Солнца и Земли.

(3)

Значения напряженностей поля на Луне в выбранной системе отсчета:

(4)

₀ есть угловая скорость автономного движения Луны вокруг Земли, т.е. при отсутствии Солнца.

В первом приближении можно пренебречь массой Земли по сравнению с массой Солнца и массой Луны по сравнению с массой Земли. Кроме того мы пренебрегли разницей между расстоянием Земля - Солнце и Луна - Солнце.

Подставляя напряженности поля (4) в уравнения движения (3), получаем окончательно уравнения движения:

(5)

Решаем систему (5). Для этого вводим полярные координаты

Дифференцируем:

Подставляем значения в систему (5). Получаем:

(6)

Отсюда получаем соотношение между угловыми скоростями:

(7)

Решение

(8)

Пренебрегая квадратом отношения угловой скоростью движения Земли (или Солнца в земной системе) по эклиптике с периодом один год к угловой скорости движения Луны вокруг Земли, получаем окончательно (в первом приближении):

(9)

Анализ решения

есть угловая скорость синодического движения, т.е. движения по отношению к Солнцу. Период этого движения есть лунный месяц, равный 29.6 суток. Сидерический период, т.е. период движения Луны относительно неподвижных звезд равен 27.3 суток. Соответственно угловая скорость сидерического движения больше угловой скорости синодического движения на величину угловой скорости эклиптического движения .

Отсюда следует, что

(10)

Итак, в данной базовой модели - модели первого уровня - угловая скорость сидерического движения равна угловой скорости автономного (без влияния Солнца) движения Луны вокруг Земли. Поверяем, насколько близко это базисное решение реальному движению Луны.

Угловая скорость сидерического движения равна:

(11)

Угловая скорость автономного кругового движения Луны на среднем удалении ее от Земли r = 384000 км равна ( = 6400 км - радиус Земли, g = 9.81 м/с²):

(12)

Если учесть массу Луны, которая в 81 раз меньше массы Земли, то эта угловая скорость увеличивается еще на 0.03 и становится равной 2.59. Таким образом, расчетная сидерическая угловая скорость в базовой модели отличается от наблюдаемого значения на 3%. Для упрощенного базового рассмотрения близость расчетных характеристик к реальному движению надо признать не просто хорошей, а УДИВИТЕЛЬНОЙ. Ведь согласно ньютоновским представлениям о силовом взаимодействии сила притяжения Луны Солнцем превышает силу притяжения Землей в 2.5 раза. И согласно этим представлениям движение Луны вокруг Земли вообще невозможно. Уже одно это однозначно свидетельствует о неверности ньютоновской силовой теории гравитации.

И в то же время полевая теория гравитации даже в самом первом, базисном приближении дает полное согласие с фактическими данными. Это не может не быть расценено, как то, что полевая теория гравитации является корректной научной теорией гравитации. И она должна заменить ньютоновскую теорию, в том числе и в сфере космонавтике и, в частности, при расчетах трасс полетов космических аппаратов, и особенно межпланетных.

И конечно не может не вызвать удивления факт, что так мало влияет Солнце, распространяющее действие до самых отдаленных планет Солнечной системы, на движение спутника ближайшей к Солнцу планеты. И то, что это противоречит всем основам силовых действий с большой силой демонстрирует неверность ньютоновской силовой теории гравитации.

Заключение

Создана базисная теория Луны на базе концепции полевой гравитации. Показано, что эта теория даже в самом первом приближении прекрасно описывает реальные движения в системе Солнце - Земля - Луна. Это демонстрирует научную достоверность полевой теории гравитации.

Аннотация

Описание движения Луны является одной из первых задач в проблеме трех тел. Этой задаче посвящены работы самых выдающихся механиков и астрономов. Но созданную трехвековым развитием теорию Луны, основанную на использовании нескольких тысяч членов, трудно признать достоверной научной теорией. Фактически, эта теория демонстрирует скорее некорректность и неверность ньютоновской силовой теории гравитации.

В работе рассмотрена базисная модель движения Луны, в которой Солнце, Земля и Луна движутся в плоскости эклиптики. Движение Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли принимается равномерным вращением по окружностям.

Используется система отсчета с центром на Земле с одной из осей направленной на Солнце и с Луной, перемещающейся по плоскости Oxy. Записаны уравнения движения в концепции полевой гравитации.

Получены отношения между угловыми скоростями сидерического, синодического и автономного (при отсутствии Солнца) движения Луны. Сравнение с реальными данными показывают хорошую достоверность базовой модели.

Выявлено удивительное свойство гравитации: малое влияние на движение спутника планеты ее центрального тела.

Размещено на Allbest.ru