Критическая гравитационная масса

д-р Александр Вильшанский

Аннотация. В статье рассмотрены следствия из гравитонной гипотезы гравитации, изложенной в статьях автора [1] [2]. Показано, что при определенных условиях внутри массивных небесных тел могут находиться области, в которых сосредоточенная там масса поглощает все проходящие через нее гравитоны, и таким образом является для них «непрозрачной» даже частично. Вследствие этого орбиты ближайших к небесному телу спутников (естественных и искусственных) не подчиняются законам Кеплера. Таким образом в природе возможно существование «негравитирующей массы». В рамках этой гипотезы находит свое объяснение явление существования крупных колец у планеты Сатурн.

В статье [1] была выведена формула зависимости гравитационной силы от массы и расстояния в предположении, что тяготеющая масса является «полупрозрачной» для проходящего сквозь нее потока гравитонов. Там же было показано, что результаты вычисления силы гравитации по этой формуле совпадают с классической формулой «закона всемирного тяготения» Ньютона по крайней мере до восьмого знака при численном интегрировании. Этот «механизм» является на данный момент единственным, способным объяснить явление увеличения коэффициента гравитации (гравитационной «постоянной» эту величину уже нельзя называть) вблизи поверхности Земли при солнечном затмении. И это дает основание рассмотреть некоторые следствия из этой гипотезы, как если бы она была адекватной реальности. Во-первых, если гравитоны существуют, и действительно поглощаются веществом (атомами и, возможно, элементарными частицами), то при достаточно большом количестве вещества (обычно называемом «массой» вещества), весь поток гравитонов может быть поглощен веществом. Именно это соображение и было положено в основу объяснения поведения маятника Allois’a и прибора Ярковского во время солнечного затмения в статье [1].

Но если тяготеющая масса поглощает ВЕСЬ поток гравитонов, то она становится уже «непрозрачной» для этого потока, и ее следует рассматривать не как «полупрозрачный шар» (рис.1а)(изображение слева), а как непрозрачный диск (рис.1б). Понятно, что в этом случае зависимость гравитационной силы от расстояния для достаточно малых углов (меньших 0,1 рад, под которыми обычно тяготеющая масса видна «с точки зрения» планет), также с высокой точностью обратно пропорциональна квадрату расстояния (пропорциональна величине телесного угла, под которым виден диск непрозрачной массы. (Что именно происходит при бОльших углах и меньших расстояниях будет рассмотрено впоследствии). Но пока мы приходим к неожиданному выводу. Оказывается, если плотность массы тяготеющего тела больше некоторой критической, и она начинает поглощать практически весь гравитонный поток, то при одной и той же гравитационной силе плотность тела (а значит - и его масса) может быть сколь угодно больше этой критической. Увеличение массы выше определенного предела не влияет более на силу гравитационного воздействия этой массы, создаваемую разностью гравитонных потоков. Экранировка гравитонного потока определяется полным поглощением его частью небесной сферы, которую закрывает непрозрачная для гравитонов масса вещества. Из этого следует, что масса Солнца, которая, естественно, определяется по силе воздействия на планеты (и, прежде всего, Землю с ее известной массой, через которую и была вычислена масса Солнца в свое время) на самом деле может быть значительно бОльшей, если принять во внимание результаты измерений при солнечном затмении, и наличие в центре Солнца большой зоны с полным поглощением гравитонов. Еще одним следствием «гравитонной» гипотезы может быть некоторая особенность протекания процессов внутри звезд и в первую очередь – внутри Солнца.

В относительно разреженной (желтой) внешней части сфероида звезды гравитоны (синяя стрелка) поглощаются частично. В более плотной (красной) части они поглощаются полностью, и именно в этой части происходит основной разогрев звезды. А вот во внутреннюю (коричневую) область гравитоны уже проникнуть не могут, и масса этого ядра может быть очень большой, но она никак не влияет на суммарное поглощение гравитонов (они уже поглощены «красной зоной»), а стало быть и на силу гравитации, создаваемую звездой. Может ли аналогичная зона поглощения быть у планет? Как следует из изложенного, если такая зона есть, то она может проявить себя не всегда. В любом случае, если наблюдатель находится на расстоянии, большем, чем критический угол (0,1 радиана), сила гравитации никак не зависит от наличия этой массы. Но если это расстояние меньше, и угол, под которым видна предельная (критическая) масса, больше, чем 0.1 рад, то ее влияние может быть обнаружено.

Другими словами, если гравитационное воздействие «полупрозрачной» для гравитонов массы эквивалентно ньютоновскому «сведению объемной массы в геометрическую точку» при любом расстоянии от ее поверхности, то для массы в виде «черного диска» эта эквивалентность нарушается при приближении к этой массе, и отклонение уже можно обнаружить в условиях, когда тангенс угла визирования становится заметно отличным от самого угла, и зависимость гравитационной силы от расстояния перестает соответствовать закону обратного квадрата. Отсюда следует, что при этом должны наблюдаться отклонения от законов КЕПЛЕРА, третий из которых утверждает постоянство отношения куба расстояния от тяготеющей массы к квадрату периода обращения вокруг этой массы пробного тела (планеты вокруг звезды, спутника вокруг планеты) при “ньютоновских” допущениях о “точечной массе”.

Согласно третьему закону Кеплера (упрощенно) для круговых орбит планет имеет место соотношение:

где: a – радиус орбиты (в млн. км) и Т – период обращения (в земных сутках).

Для любой планеты Солнечной системы постоянная “Const” равна примерно:

Понятно, что эта постоянная зависит от силы гравитации Солнца, хотя в формулу она прямо и не входит. Для спутников Юпитера, к примеру, закон Кеплера в целом выполняется, но величина самой постоянной «Const» будет другой, потому что у Юпитера и масса другая, чем у Солнца. В таблице 1 (изображение ниже) приведены величины коэффициента Кеплера для планет солнечной системы, рассчитанные по параметрам дальних спутников (с точки зрения которых планета видна под углом заведомо меньшим 6 градусов).

У Земли всего один спутник – Луна - и удален он на довольно значительное расстояние, с которого сама Земля видна под углом около 2 градусов. Но у Земли имеется теперь множество искусственных спутников, причем находящихся на существенно различных расстояниях от нее. И вот какая наблюдается картина (если принять величину радиуса орбиты от центра Земли равным R= 6378 км) Для Международной космической станции (МКС):

Отсюда:

Реально же период обращения МКС равен 95 минутам. По заданной орбите спутник движется медленнее, чем он должен двигаться. Он делает оборот почти на 6 минут дольше, чем должен! Это означает, что на него действует сила гравитации меньшая, чем должна была бы действовать по формуле Ньютона, и поэтому закон его движения отклоняется от формулы Кеплера. Еще один спутник «Техсат» (Израиль), находящийся на орбите с высотой 800 км, имеет радиус орбиты по Кеплеру:

Отсюда период обращения станции спутника «Техсат» должен составлять:

Реально же период обращения спутника «Техсат» равен 101 минуте. Таким образом для реального периода обращения этих спутников:

Для них уже очевидно не выполняется закон Кеплера! Дело выглядит так. как будто для этих спутников величина С уменьшается (то есть уменьшается СИЛА гравитации, на них воздействующая) по мере приближения их к Земле! Дело выглядит так, как будто действующая на спутник сила гравитации становится несколько меньше рассчитанной по формуле Ньютона для закона всемирного тяготения, и необходимая скорость для поддержания его на данной орбите несколько уменьшается. Если бы Закон Кеплера выполнялся, то для такой низкой орбиты время обращения оказалось бы существенно меньшим, то есть спутник должен был бы обладать заметно большей скоростью, чем это имеет место на практике. Это явление может быть объяснено наличием в центре Земли непрозрачного для гравитонов ядра, угловые размеры которого с высоты орбит указанных спутников несколько превышают величину, за которой уже нельзя пренебрегать разницей между величиной угла в радианах и его тангенсом. Если принять эту величину близкой к 0,1 рад (то есть около 6 градусов), то размеры непрозрачного ядра не могут превышать 600-650 км. Параметры орбит указанных спутников позволяют рассчитать размеры этого непрозрачного ядра с достаточно большой точностью. С этой точки зрения становится понятным, почему измерения силы гравитации в различных точках Земли и на разных высотах и глубинах могут несколько отличаться. Однако здесь не нужно торопиться с выводами, так как в этом явлении мы имеем дело с воздействием двух факторов, действующих в разном направлении. Например, при опускании в шахту гравитационная постоянная может увеличиваться, так как влияние приближения к более плотному ядру Земли будет сказываться сильнее, чем отклонение от обратно-квадратичной зависимости силы от расстояния Для других планет также можно наблюдать отклонение параметров орбит их собственных спутников от закона Кеплера, хотя и в небольшой степени, так как ближайшие к ним спутники все же находятся не настолько близко к планете, как искусственные спутники Земли. Так, для Урана, при величине С=0.001092, рассчитанной по параметрам его удаленного спутника Оберон, для одного из его ближайших спутников Офелия (радиус орбиты R=54 000 км) величина С= С= 0.00098415 Для Нептуна, при величине С=0,0013034, рассчитанной по параметрам его удаленного спутника Нереида, для его ближайшего спутника Наяда (радиус орбиты R=48 000 км) величина С= 0.0012288. Для Сатурна, при величине С=0.00717, рассчитанной по параметрам орбиты его удаленного спутника Титан, для его ближайшего спутника Атлас С=0.007199. Разница почти незаметна. А вот для элементов колец Сатурна ситуация кардинально меняется. Кольца Сатурна необычайно тонки: хотя их диаметр - 250,000 км или чуть больше, их толщина составляет 1.5 км. Они состоят в основном из льда и частиц горных пород, покрытых ледяной коркой. Все кольца состоят из отдельных кусков льда разных размеров: от пылинок до нескольких метров в поперечнике. Эти частицы двигаются с практических одинаковыми скоростями (около 10 км/с), иногда сталкиваясь друг с другом. Внутренние части колец вращаются быстрее внешних. Даже в малый телескоп можно заметить, что Сатурн явно сплющен; его экваториальный и полярный диаметры различаются почти на 10 % (120,536 км и 108,728 км). Это - результат быстрого вращения и жидкого состояния. Другие газовые планеты тоже сплющены, но не так сильно. Сатурн имеет самую низкую плотность среди всех планет, его удельный вес составляет всего 0.7 - меньше, чем у воды.

(Цитата курсивом выше и рисунок слева "Открытая Астрономия 2.5", ООО "ФИЗИКОН"). Спутник Сатурна Атлас находится в пределах кольца А на его дальнем краю, и имеет скорость 18 км в сек. Согласно справочнику скорости элементов колец можно считать примерно равными 10 км/cек. Но если бы выполнялся закон Кеплера, то и для самого внутреннего края внутреннего кольца “С” (радиус 75 000 км) коэффициент Кеплера должен быть равным 0,0717. И тогда по формуле Кеплера период обращения элементов этого участка кольца должен быть равен примерно:

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: решебник по математике, банк рефератов.





1  2 | Следующая страница реферата