Жанр: Электронное издание
Kono-v-k1
...рупп хотя и соответствуют друг другу, но
неожиданно никак не кореллируют с массами их хозяев. Чтобы разобраться с
этим интересным феноменом приведем значения квантовых чисел:
Планета "юпитерные" "земные"
Нептун 1,2 4,5,6
Юпитер 1,2,3 2,3,4,5,6
Солнце 2,3,4,5,6 3,4,5,6
Сатурн 2,3,4,5,10 5,6,7,8,9,10
Уран 4,5,6,7,9,11 35,36,37,38,39,40,41,42,43
За исключением Солнца, большие квантовые состояния соответствуют
большим V0, но на фиг. 8.4 максимумы на кривой распределения крупных комет
и астероидов прослеживаются вплоть до квантового числа 10 для Земной группы
(вертикальные тонкие стрелки), а квантовые числа Юпитерной группы вполне
возможны до значений, больших 10 для еще не открытых "планет". В этом случае
Солнце в списке переместится ниже Сатурна и последовательность будет
полностью соответствовать последовательности для V0. Включать Солнце в этот
список не совсем корректно, но оправданием может служить глубокая
уверенность в едином механизме образования космических систем.
Отсутствие корреляции между массой центральных космических тел и V0 их
спутниковых систем является дополнительным подтверждением того, что
Солнечная система (как и другие звездные системы) образовалась за счет
присоединения планет уже имеющих почти готовые спутниковые системы,[4]
которые формировались в межзвездной среде в различных условиях
относительных скоростей центрального тела и пролетающих мимо потенциальных
его спутников. Если их скорость относительно велика, то образовать систему
могут только спутники с большими значениями квантового числа (как у Урана),
если эта скорость мала, то систему образуют преимущественно тела с низкими
значениями квантового числа (как у Нептуна). Очевидно, что последний случай
более вероятен, поэтому низкие значения квантовых чисел наиболее часто
встречаются. Поэтому все тела Солнечной системы, имеющие большие квантовые
числа (например, кометы с большим эксцентриситетом), наверняка прибыли к
нам издалека, а не из ближайшего межзвездного окружения Солнца.
Сравним изложенные представления с наблюдательными данными по
выпадению на Землю метеоров. Если метеорное тело захвачено Солнечной
системой из межзвездной среды с нулевой начальной скоростью, то оно будет
двигаться (в конечном итоге) по круговой орбите вокруг Солнца и если радиус
орбиты соответствует земному, то скорость движения по орбите этого тела
составит, как и у Земли, около 30 км/сек. В прямом направлении по этой орбите
будет двигаться подавляющее большинство метеорных тел и лишь
незначительное количество - в противоположном направлении. Очевидно, что
скорость движения метеоров к Земле вдогонку будет нулевой, а навстречу 60
км/сек. Очевидно также, что скорость движения метеоров в межзвездной среде
вблизи окрестностей Солнечной системы не может в точности равняться скорости
движения Солнца по галактической орбите (250 км/сек), т.е. они имеют
некоторую начальную скорость перед захватом.[5] Мы можем найти, какая
максимальная относительная скорость должна быть у межзвездного метеора,
чтобы он был захвачен, например, на земную орбиту. Для этого приравняем его
кинетическую энергию энергии связи по формуле (8.2.5):
(8.2.12),
где rз - радиус орбиты Земли.
Из (8.2.12): (8.2.13).
Формула (8.2.13) показывает, что на данную орбиту может быть захвачен
межзвездный метеор, имеющий начальную скорость не более орбитальной (30
км/сек для земной орбиты), которая складывается с орбитальной. В этом случае
орбита метеора будет эллиптической с эксцентриситетом близким к единице, если
в (8.2.13) принять знак равенства. Таким образом, скорость падения на Землю
метеоров уже принадлежащих (захваченных) Солнечной системе меняется от 0 до
30 км/сек, если метеоры движутся в прямом направлении и от 30 до 60 км/сек,
если они движутся в обратном направлении (навстречу Земле). Если их скорость
превышает 60 км/сек, то подобные метеоры, в зависимости от их скорости, могут
быть захвачены на орбиту Венеры, Меркурия или гипотетических
околосолнечных планет в 1 или 2 квантовом состоянии или их захват совсем
невозможен. Для земной группы планет радиус орбиты первого квантового
состояния равен 0,6213?1012 см. Подставляя это значение в (8.2.13), найдем
V=146 км/сек. В прямом направлении эти метеоры будут двигаться в верхних
слоях атмосферы со скоростью 146 км/сек, а в обратном со скоростью 176 км/сек.
Подобные метеоры следует считать транзитными путешественниками, поскольку
они не способны к захвату и выпадение их на Землю следует считать случайным
"прямым попаданием". Ясно, что транзитные метеоры - это исключительно редкий
случай, т.к. их относительная скорость сравнима с абсолютной скоростью Солнца,
т.е. они являются гостями уже не межзвездной, а межгалактической среды.
Вышеприведенные рассуждения полностью подтверждаются наблюдениями.[6]
Наиболее вероятно выпадение метеоритов на Землю в плоскости эклиптики
"снаружи", с противоположного от Солнца направления с запада на восток, т.е.
вдогонку движению и вращению Земли. Поскольку ось вращения Земли
наклонена к этой плоскости под углом 23,50, то, в зависимости от времени года,
выпадение метеоритов наиболее вероятно в полосе шириной от Южного тропика
до Северного тропика. В этой связи представляет интерес гипотеза, высказанная
моим старшим сыном о древней планетарной катастрофе в результате выпадения
на Землю космического тела огромных размеров в район Филиппинского моря
(вблизи Северного тропика, когда в северном полушарии была зима). В
результате (см., например, Малый атлас мира, М., 1998, стр. 188-189) на Земле
образовался грандиозный ударный кратер радиусом порядка 10000 км,
охватывающий практически половину земного шара. Края кратера образовали
Кордильеры в Северной Америке, Восточно-Тихоокеанское поднятие, ЮжноТихоокеанское
поднятие, Австрало-Антарктическое поднятие и хребет Кергелен,
Восточно-Индийский хребет. В противоположном удару направлении земная кора
смялась с образованием горных систем Гималаи, Тибет, Тянь-Шань и горных
хребтов Восточной Сибири. На дне кратера (большая часть Тихого океана)
образовалась система радиальных разломов: Мендосино, Пионер, Меррей,
Кларион, Клиппертон, Пасхи, Элтанин, а также радиально направленные системы
тихоокеанских островов. Весь район падения стал с тех пор районом
сейсмической и вулканической активности. Несомненно, что обломки земных
пород при этом ударе попали не только на Луну, но и на Марс.
В заключение этой главы необходимо рассмотреть практически важную
проблему устойчивости орбитального движения искусственных спутников Земли.
Эта проблема актуальна из-за огромных затрат на их изготовление и запуск.
Очевидно, что для обеспечения длительного и надежного функционирования
искусственного спутника, его орбита и движение по орбите должны быть
"естественными", т.е. спутник должен находиться в одном из квантовых
состояний, орбита должна лежать в плоскости эклиптики, движение должно быть
прямым, а сам спутник (или его часть) вращаться в сторону движения. Все эти
требования одновременно удовлетворить невозможно, но стремиться к этому
нужно, если не хотим потерять спутник "по неизвестным причинам".
[1] "В рамках гравитационной задачи двух тел захват или выброс невозможны, поскольку
отсутствуют факторы, способные изменить полную механическую энергию тел". Физика космоса,
"Советская энциклопедия", М., 1976, стр. 74.
[2] Предположим, что на бесконечно большом расстоянии от M тело m обладает кинетической
энергией Ek составляющей некоторую долю K от энергии связи W0 на будущей круговой орбите:
(1).
Тогда уравнение (8.2.3) можно записать так:
(2).
Подставляя (1) в (2) и учитывая соотношения (8.2.4) и (8.2.5), найдем формулы для перигелия и
афелия орбиты:
(3), (4).
Приравнивая (3) выражению (3.19), найдем эксцентриситет орбиты:
(5).
Формула (5) показывает, что вновь захваченные тела имеют орбиты с большими эксцентриситетами.
Например тело, имеющее кинетическую энергию в бесконечности составляющую всего 1% от энергии
связи на круговой орбите будет иметь эксцентриситет равный 0,1.
Если в формулу (5) подставить (1), где , а также (8.2.4) и (8.2.5) и учесть, что
, где - орбитальная скорость на круговой орбите, то мы получим еще одну формулу для
эксцентриситета орбиты захваченного тела:
(6),
где: - скорость тела m в бесконечности,
- скорость тела m на круговой орбите, которую оно займет после полного расходования
избыточной энергии Ek .
Рассмотрим механизм захвата и эволюции орбиты захваченного тела более подробно.
Предположим, что тело движется в Солнечной системе с эксцентриситетом равным 1. По
современным представлениям это тело, пройдя перигелий своей орбиты, удалится снова в
бесконечность и не может быть захвачено. По представлениям новой физики такое движение тела
эквивалентно "соударению" с Солнечной системой и отскоком тела назад. При этом по закону
сохранения импульса тело передаст часть своего импульса Солнечной системе в целом и обратная
ветвь траектории будет представлять собой уже не параболу, а эллипс, т.е. эксцентриситет орбиты
окажется меньше 1. Таким образом, тело окажется захваченным и, при каждом прохождении перигелия,
оно будет передавать Солнечной системе порции своей избыточной энергии до тех пор, пока орбита
тела не станет круговой. Очевидно, что для этого число оборотов n вокруг Солнца должно быть
бесконечным, т.к. передаваемые порции все время уменьшаются. Поэтому система энергетических
уровней захваченного тела очень похожа на систему энергетических уровней атома (см. главу "Теория
водородоподобного атома"). Круговая орбита в этих случаях достигается при n?? . Здесь следует
уточнить, что круговая орбита не может быть достигнута ни в водородоподобном атоме, ни в
космической системе, поэтому говорить можно лишь о некоторой равновесной орбите, близкой к
круговой, т.к. в обоих случаях возбужденное состояние возникает при малейшем воздействии на
систему, поскольку уровни энергии вблизи круговой орбиты наиболее тесно расположены. В первом
случае атом находится в возбужденном состоянии даже при температуре абсолютного нуля, а во
втором случае возбужденное состояние космических тел поддерживается постоянным выпадением на
них метеоритов, комет и космической пыли.
По закону сохранения импульса:
(7),
где: m - масса захватываемого тела,
- "избыточная" скорость m "вперед",
- "избыточная" скорость m "назад",
M - масса захватывающего тела,
- скорость приобретаемая M .
В (7) массу остальных членов системы не учитываем, в противном случае под M нужно понимать
общую массу системы.
Энергетический баланс:
(8).
Решая совместно (7) и (8), найдем:
(9).
Из (9): , и т.д., следовательно, для числа
оборотов n формула (9) примет вид:
(10).
Подставив (10) в (6), найдем изменение эксцентриситета:
(11).
Обратившись к формуле (8.1.6), ее можно объяснить также и тем, что малые массы теряют меньше
энергии на каждом обороте и дольше сохраняют большой эксцентриситет орбиты. Эволюция орбит
больших масс происходит значительно быстрее.
В (11) при n=0 (захвата еще нет) e=1, а при n?? , e?0, т.к. дробь в (11) всегда меньше 1.
Третий закон Кеплера можно преобразовать к виду:
(12),
где: T - период вращения на эллиптической орбите,
T0 - период вращения на круговой орбите,
e - эксцентриситет.
Потеря энергии тела m на каждом обороте вокруг центрального тела M составит:
(13),
где: Es - "избыточная" энергия тела m.
Пользуясь формулами (11) и (12) легко посчитать эволюцию орбиты захваченного тела. Для
простоты, массы тел будем считать неизменными за период эволюции.
Луна. Перед захватом Землей, Луна должна была иметь значение ? почти такое же, как у Земли,
чтобы равновесный радиус ее орбиты вокруг Солнца был близок земному радиусу. Луна перед захватом
Солнечной системой не могла иметь скорость 30 км/сек и e=1, т.к. после прохождения перигелия ее
эксцентриситет останется слишком большим (e=0,99999992614) и первый оборот вокруг Солнца она
совершала бы 17,6 млрд. лет. В этом случае захват Луны Землей невозможен, кроме случайного
прямого попадания. Более вероятна скорость Луны в бесконечности меньше 30 км/сек, например 20
км/сек. В этом случае орбита Луны в Солнечной системе будет иметь начальный эксцентриситет 0,667 с
периодом обращения 2,4 года. В двух противоположных точках на линии, перпендикулярной главной оси
орбиты и проходящей через центр Солнца, орбиты Земли и Луны будут пересекаться. Вблизи этих точек
возможен захват Луны Землей. Сейчас равновесный эксцентриситет орбиты Луны составляет 0,0549 и
средняя скорость орбитального движения около 1 км/сек. Предположим, что в начале захвата Луна
имела такую же скорость относительно Земли, т.е. двигаясь к Земле по параболической траектории,
Луна после прохождения перицентра приобретет эллиптическую траекторию вокруг Земли с
эксцентриситетом 0,9757. Период первого оборота вокруг Земли составит 7 лет, на втором обороте
эксцентриситет орбиты уменьшится до 0,952, а период до 2,6 года и т.д. Равновесная орбита близкая к
современной будет достигнута за 120 оборотов и на это потребуется всего около 25 лет. Такая быстрая
эволюция орбиты Луны связана с ее большой массой относительно Земли.
Земля. Если считать, что Земля перед захватом имела скорость 30 км/сек (e=1), то после первого
прохождения перигелия эксцентриситет ее орбиты станет равным 0,99999399 а время первого оборота
после захвата будет 24 миллиона лет. На втором обороте e=0,99998798 и T=8,5 миллионов лет и т.д.
Равновесный эксцентриситет орбиты будет достигнут за 800000 оборотов, примерно, за 102 миллиона
лет.
Для проверки излагаемых взглядов на эволюцию орбит нужна значительная масса спутника по
отношению к центральному телу и значительный эксцентриситет его орбиты. В Солнечной системе
имеется два кандидата для проверки: Меркурий и Нереида (спутник Нептуна). Эксцентриситет
Меркурия 0,2056, а отношение к массе Солнца 1,66?10-7, эксцентриситет Нереиды 0,75, а отношение к
массе Нептуна 3?10-7. Если учесть, что на Меркурий должно выпадать ощутимое количество
космического материала, который увеличивает равновесный эксцентриситет его орбиты, то наблюдение
за орбитой Нереиды более предпочтительно.
Нереида. По литературным данным (Е.Н. Слюта и др. Сравнительная планетология. Москва,
"Наука", 1995, стр.88) радиус Нереиды 170 км. Масса ее неизвестна, но, приняв плотность 1,5 г/см3,
найдем m=3,087?1020 г. Масса Нептуна 102?1027 г. Если Нереида имела параболическую траекторию
перед захватом Нептуном, то для достижения эксцентриситета 0,75 она должна была совершить
47550755 оборотов вокруг Нептуна. Сейчас период обращения Нереиды вокруг Нептуна составляет
8643,1 часа. Расчет показывает, что с каждым оборотом этот период должен уменьшаться на 0,73
секунды.
Достаточно быстрая эволюция орбиты возможна только для захваченных тел, масса которых не
менее 10-7 массы центрального тела. Менее массивные тела "отскакивают" от центрального тела
практически без потери энергии и эволюция их орбиты обусловлена другими причинами: 1. Все тела
Солнечной системы подвержены действию "солнечного ветра". При движении по эллиптической орбите
навстречу "солнечному ветру" потеря избыточной энергии превышает ее поступление при удалении
тела от Солнца. 2. Точно такой же механизм действует при облучении тела фотонами, излучаемыми
Солнцем. При движении навстречу Солнцу тело поглощает более коротковолновые фотоны, чем при
движении от Солнца. 3. Кометы представляют собой ледяные глыбы из воды, аммиака и метана с
"начинкой" из метеорных тел. Поэтому кометы достаточно быстро разрушаются под действием радиации
и приливного действия Солнца и их орбиты достаточно быстро эволюционируют. В итоге от комет
остается метеорный рой, в котором эволюция орбит отдельных тел зависит от их массы.
Во всех этих случаях при каждом обороте вокруг Солнца тело теряет порцию избыточной энергии и
его орбита приближается к круговой.
1. Поток протонов "солнечного ветра" вблизи Земли составляет ?2,5 протонов/см2?сек, а скорость
его 400 км/сек (Физика космоса. М.,1976, стр.555-556). Астероид радиусом r, движущийся в
окрестностях Земли по эллиптической орбите к Солнцу встретит "солнечный ветер" со скоростью 430
км/сек, а при движении от Солнца - 370 км/сек. Потеря избыточной кинетической энергии астероида за
одну секунду составит:
(14),
где: S - площадь сечения астероида (м2),
mp - масса протонов попадающих в секунду на 1м2 поперечного сечения астероида (кг).
Полная избыточная энергия астероида, движущегося с эксцентриситетом равным 1 в окрестностях
Земли составит:
(15),
где: m - масса астероида (кг),
V - скорость астероида (30000 м/сек).
Плотность материала астероида примем равной 3000 кг/м3. Разделив (15) на (14), найдем время
полной потери избыточной энергии астероида. При этом он будет двигаться по круговой орбите. Здесь
мы делаем грубую ошибку в расчетах, т.к. (14) зависит от положения астероида на орбите. Точный
расчет невозможен, поэтому полученную ниже формулу нужно считать лишь первым приближением:
(16).
Астероид радиусом 1м по формуле (16) займет круговую орбиту за 568 миллионов лет, а пылинка
радиусом 1 мкм за 568 лет. За время существования Солнечной системы (5 млрд. лет) потерять всю
избыточную энергию за счет этого эффекта могли только астероиды с радиусом меньше 10 м. Поэтому
тела большего размера имеющие небольшой эксцентриситет орбиты могли быть захвачены с
относительно небольшой начальной скоростью.
2. В главе "Движущийся в пустоте наблюдатель, источник неподвижен" получены формулы для
частоты света, воспринимаемого наблюдателем, двигающимся к источнику: и от
источника: . Разница энергий фотонов, воспринимаемых космическим телом, которая
будет израсходована на уменьшение избыточной энергии этого тела составит:
(17).
Солнечная постоянная равна 1400 вт/м2 (Физика космоса. М., 1976, стр. 551). Если космическое
тело движется вблизи Земли с параболической скоростью 30 км/сек, то с учетом (17) на каждом
обороте вокруг Солнца мощность потери энергии:
(вт) (18),
где r - радиус тела.
Разделив (15) на (18) получим:
(лет) (19).
Формула (19) показывает, что под действием фотонного излучения Солнца эволюция орбиты
космического тела протекает значительно быстрее, чем под действием "солнечного ветра". Тот же
астероид радиусом 1 м займет круговую орбиту не через 568 миллионов лет, а через 204000 лет.
Спутники планет при движении по круговой орбите не обладают избыточной энергией, но все равно
постоянно теряют энергию по изложенному механизму, т.к. двигаются то к Солнцу, то от Солнца,
поэтому вышеприведенный расчет для спутников планет оказывается более точным. Например, Луна
потеряет полностью всю энергию орбитального движения (скорость этого движения ?1 км/сек) за 11,8
млрд. лет. Естественно, что она упадет на Землю гораздо раньше полной потери энергии. Теперь
становится понятным, почему у Меркурия и Венеры нет спутников - потеря энергии в их окрестностях
так значительна, что длительное существование спутника невозможно. Луна существует в качестве
спутника только за счет своих огромных размеров и сравнительно недавнего захвата Землей. У Марса и
более далеких планет солнечная постоянная настолько мала, что довольно длительное существование
спутников становится возможным.
[3] См., например, Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. Справочник по физике, "Наука", М., 1964, стр. 79.
[4] Это наиболее ярко демонстрирует нам Уран со своей спутниковой системой. Феномен Урана
объяснить с ортодоксальных позиций практически невозможно.
Обратное вращение спутника или планеты доказывает его захват практически в целом виде.
Происходит это следующим образом (в виде "сверху" на плоскость Солнечной системы 1-1):
Фиг.1.
Левовинтовое тело m в направлении стрелки движется против часовой стрелки. Собственное его
вращение происходит в ту же сторону, причем ось вращения параллельна оси винтовой траектории
тела. После захвата тела, его орбита эволюционизирует таким образом, чтобы направление
гравидинамического орбитального момента совпало с гравидинамическим моментом Солнечной системы
в целом. Поскольку ось вращения тела сохраняет свое положение в пространстве, то в конце эволюции
орбиты тело m будет двигаться в плоскости эклиптики в прямом направлении, но вращение вокруг
собственной оси будет обратным. В процессе эволюции орбиты мы будем наблюдать сначала большой
эксцентриситет и большое наклонение орбиты к плоскости эклиптики. Такие параметры мы наблюдаем у
Плутона, следовательно, он сравнительно недавно захвачен Солнечной системой. Постепенно эти
значения уменьшаются, но ось собственного вращения тела сохраняется в пространстве, поэтому
захваченные тела с обратным вращением характеризуются большим наклонением экватора к плоскости
орбиты. Этот угол зависит от угла между осью винтовой траектории тела до захвата и плоскостью
Солнечной системы. Если этот угол близок к 900 (фиг.1а), то наклонение экватора будет близким к
1800, как у Венеры. Если этот угол близок к 00 (фиг.1b), то наклонение экватора к плоскости орбиты
будет близким к 900 и тело по орбите будет двигаться "лежа на боку", как Уран. Таким образом,
обратное вращение планет или спутников указывает на захват этих тел целиком. Обращение
многочисленных спутников Урана в его экваториальной плоскости в одну сторону особенно наглядно
показывает, что Уран был захвачен вместе с собственной спутниковой системой, образованной в
межзвездном пространстве.
[5] "Поскольку Солнечная система движется относительно межзвездной среды со скоростью 20-25
км/сек...". Е.Н. Слюта и др., Сравнительная планетология, "Наука", М., 1995, стр. 17.
[6] "Уипл сообщил об измерениях скоростей 144 метеоров. 15 из этих метеоров имели скорости
немного больше 42 км/сек... Из 144 метеоров, наблюдавшихся Уиплом, ни в одном случае нельзя
считать доказанным существование хотя бы одной подлинно гиперболической орбиты". О. Струве и др.,
Элементарная астрономия, М., 1966, стр. 188.
"Случайно этот же метеорный поток дал возможность Хею, Парсонсу и Стюарту впервые определить
скорости метеоров по гиперболическим отражениям (радиолокационный метод - В.К.). Они получили
величину 22,9 км/сек, что хорошо согласуется с определенной из визуальных наблюдений величиной
23,7 км/сек.
Среди 11000 метеоров, зарегистрированных в течение 847 часов наблюдений с декабря 1948 г. по
март 1950 г., Мак-Кинли нашел всего 32 метеора, скорости которых относительно Земли немного
превышали 72 км/сек". Там же, стр. 190.
http://www.new-physics.narod.ru
8.2.1. ПРИЧИНЫ КВАНТОВЫХ СОСТОЯНИЙ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ
Спутниковая система может быть образована вокруг центрального тела при
захвате космических тел только с определенной длиной волны. Поэтому для
макротел необходимо различать "длину волны" макротела, которая зависит от
поступательной скорости на витках винтовой траектории и "амплитуду волны",
которая зависит от тангенциальной скорости макротела на витках винтовой
траектории. При одной и той же скорости поступательного движения Vf
(одинаковой "длине волны"), тангенциальная скорость Vt должна
определяться соотношением:
Vt=Vf•n (8.2.1.1),
где n - целое число ?1. Только при условии (8.2.1.1) за время прохождения
"длины волны" тело успеет совершить точно один оборот по витку винтовой
траектории.[1] В конце главы "Об электрическом и гравитационном заряде" мы
нашли формулу длины волны для макротел по форме совпадающей с формулой
де Бройля:
R=S/mV (8.2.1.2).
Эта формула верна при равной поступательной и тангенциальной скорости. В
макромире, в отличие от микромира, при интерференции волн одинаковой
длины, но разной амплитуды возможно слипание частиц в единый агломерат
из-за действия закона всемирного тяготения. Поэтому макротела с одной и той
же длиной волны могут иметь в космическом пр
...Закладка в соц.сетях
