О. Деревенский - Бирюльки и фитюльки всемирного тяготения

• Название: Бирюльки и фитюльки всемирного тяготения
• Автор: О. Деревенский
• Жанр: Физика

Помните, как в школе мы все замирали словно кролики перед удавом перед законом про "всемирное тяготение" всех масс в мире друг к другу. Нам рисовали на доске двухэтажную формулу, а вместо её доказательства рассказывали анекдот про яблоко, поразившее в темечко спящего автора, который проснулся от удара и тут же этот самый закон записал. Особо сомневающимся в факте взаимного тяготения масс предлагалось для доказательства спрыгнуть откуда-нибудь повыше и посмотреть, что будет.

Позже, в институте, доказательство этого закона тоже как-то проскакивали на большой скорости, без ненужных подробностей.

И, как оказалось, далеко не случайно. Поскольку массы друг другу вовсе не притягиваются. А с тяготением всё и гораздо сложнее, и куда интереснее.

Но об этом лучше почитать в самой статье.

---

О том, что эти достижения получались вопреки закону всемирного тяготения – а именно, с учётом принципа разграничения областей действия тяготения – публика-дура ничего не знала. Спецы по космонавтике, рулившие межпланетными станциями, были связаны секретностью. Брякни о том, что закон всемирного тяготения не соблюдается – и тебя привлекут за разглашение государственной тайны. А чем были связаны представители академической науки? Да светлыми воспоминаниями о своих школьных годах! Когда им на всю жизнь вдалбливали, что океанские приливы происходят в полном согласии с законом всемирного тяготения, потому что вода притягивается не только к Земле, но и к Солнцу и Луне. Да и может ли, мол, быть иначе?

Отчего же нет? Вы обратите внимание вот на что. Есть учебники по физике, где написано, каковы приливы должны быть – в согласии с законом всемирного тяготения. А ещё есть учебники по океанографии, где написано, каковы они, приливы, на самом деле. Если закон всемирного тяготения здесь действует, и океанская вода притягивается, в том числе, к Солнцу и к Луне, то «физическая» и «океанографическая» картины приливов должны совпадать. Так совпадают они или нет? Оказывается: сказать, что они не совпадают – это ещё ничего не сказать. Потому что «физическая» и «океанографическая» картины приливов вообще не имеют между собой ничего общего.

Помните, как нас учили: из-за притяжения, например, Луны, на Земле формируется приливный эллипсоид, один горб которого находится на стороне Земли, обращённой к Луне, а другой – на противоположной стороне… И, из-за суточного вращения Земли, эти два горба прокатываются по Мировому океану, отчего в каждом месте должно получаться два прилива и два отлива за сутки… Дяденьки, да где вы видели эти два горба, о которых толкуете? Ну, вот, допустим, что сейчас один из этих горбов находится в Индийском океане. Это значит, по-вашему, что в Атлантическом океане и в западной части Тихого океана сейчас находятся впадины. А через четверть суток горбы, стало быть, передвинутся на места впадин – и так далее. Такое было бы возможно лишь за счёт перетекания колоссальных масс воды из океана в океан. Но ничего подобного не происходит – каждый океан успешно обходится своими собственными водными ресурсами. Более того, каждый океан оказывается разделён на несколько смежных областей, в которых приливные явления происходят, практически, изолированно. В каждой такой области водная поверхность несколько наклонена относительно горизонта, причём направление этого наклона вращается. Это и есть вращающаяся приливная волна – как в тазике с водой, который двигают по полу круговыми движениями. При этом максимум и минимум уровня воды последовательно проходят по всему периметру. Еще Лапласа изумлял этот парадокс: отчего в портах одного и того же побережья максимумы уровня наступают со значительными последовательными запаздываниями – хотя, по концепции приливных эллипсоидов, они должны наступать одновременно. Дело ведь не в том, что приливным горбам мешают двигаться материки. Тихий океан простирается почти на половину окружности экватора, и движения этих горбов, имей они место, были бы здесь заметны. Но – ничего подобного: огромный Тихий океан тоже разбит на смежные области с независимыми друг от друга вращениями приливных волн. Можно уверенно предположить, что подобная картина имела бы место и в том случае, если бы океан покрывал всю поверхность Земли. Потому что независимые вращения приливных волн на смежных участках – это и есть сущность океанских приливных явлений. А причина их в том, что везде на поверхности Земли местные отвесные линии не сохраняют свои направления постоянными, а испытывают вращательные уклонения. А спокойная поверхность воды стремится расположиться ортогонально к отвесной линии. Ну, вот, из-за этого водные поверхности на смежных участках и отслеживают вращательные уклонения местных отвесных линий.

Может, кому-то интересно – что за слепота поразила толпы исследователей, если они умудрились проигнорировать эти вращательные уклонения отвесов? Да дело не в слепоте: просто, по закону всемирного тяготения, этих уклонений не должно быть. И всё! Есть такая поговорка: «Нет ничего практичнее хорошей теории». Это – как раз про наш случай: теория-то всемирного тяготения ух как хороша! А уж практична – слов нет. Посудите сами. Говорит эта теория: максимальная высота прилива, когда действия Луны и Солнца складываются, должна составлять 80-90 сантиметров. Спрашивается: на практике это так? «Конечно, так, - уверяют нас, - особенно в некоторых центральных районах океанов!» И приводят списочек: и на острове Св.Елены – 80 см, и на острове Гуам – столько же, и на островах Антиподов – чуть побольше метра… Вот тут-то и обратите внимание: до чего практично составлен этот списочек. Добрые люди, которые его составляли, скромно умолчали о том, что все его пункты находятся где-то на серединках между центрами вращающихся приливных волн и их перифериями. То есть, как раз там, где высоты приливов близки к тем, что предсказывает закон всемирного тяготения. А как же быть с центральными и периферийными участками вращающихся приливных волн? Али действие закона всемирного тяготения на эти участки не распространяется? Вот, на центральных участках – там высоты приливов, практически, нулевые. А на периферийных – они обычно в несколько раз больше тех, которые предсказывает закон всемирного тяготения. Мы говорим не про те случаи, когда приливы усилены ветровыми нагонами или подпором воды в узких бухтах – как, например, в заливе Фанди, где в самом укромном уголке набирается 24 метра. Мы говорим про «чистую» высоту приливов, которая на материковых побережьях составляет, в среднем, около 2.5 метров. До чего же чудно действуют приливообразующие силы, если они обусловлены всемирным тяготением: где-то получается пусто, а где-то густо! Как же извилист и ветвист оказывается путь пресловутых «приливных горбов»! На этот счёт у специалистов есть комментарии. Видите ли, в чём дело-то: материки торчат очень неудачно. И донный рельеф – он тоже повсеместно не такой, как нужно. Почти как в старом студенческом анекдоте:

- Почему ротор электродвигателя крутится? – спрашивает экзаменатор.

- Так у электродвигателя обмотки есть! – отвечает студент.

- Обмотки? Ну, у паяльника тоже обмотки есть. Почему тогда он не крутится?

- Так у паяльника подшипников нет!

Точно так же, про торчащие материки и неправильный донный рельеф можно долго разговоры разговаривать. Да толку-то? Фактическая картина приливных явлений настолько сильно отличается от теоретической – и качественно, и количественно – что на основе такой теории предвычислять приливы невозможно. Да никто и не пытается это делать. Не сумасшедшие ведь. Делают вот как: для каждого порта или иного пункта, который представляет интерес, динамику уровня океана моделируют суммой колебаний с амплитудами и фазами, которые находят чисто эмпирически. А затем экстраполируют эту сумму колебаний вперёд – вот вам и получаются предвычисления. Капитаны судов довольны – ну и ладушки! Впрочем, был случай страшного недовольства. Попросил капитан молодого штурмана пояснить, в двух словах, как это он так здорово приливы предвычисляет. А, надо сказать, что в той эмпирической сумме колебаний есть компоненты, происхождение которых весьма неочевидно – периоды у них странненькие. Продвинутые специалисты формально объясняют эти компоненты действием фиктивных светил, циркулирующих вокруг Земли. Ну вот, молодой штурман попытался изобразить из себя такого продвинутого специалиста. «Сейчас ты у меня, шутник, попрыгаешь, - решил капитан и для гарантии переспросил: Значит, приливы вызываются не только Луной и Солнцем, а ещё и фиктивными светилами?» - «Ну, да! – обрадовался штурман. – Точнее, «воображаемыми фиктивными». Вот, смотрите, в учебнике так и написано!» А капитан был отважный… В общем, в одной смачной тираде крепко досталось всем: и фиктивным светилам, и учебникам про них, и тем, кто эти учебники пишет, и их предкам по материнской линии…

На этой жизнеутверждающей ноте вернёмся к вращающимся приливным волнам. Вращательные уклонения отвесных линий, которыми эти волны обусловлены, представляют собой сумму «солнечных» и «лунных» уклонений. Причём «солнечные» и «лунные» уклонения порождаются совершенно разными причинами. К «лунным» уклонениям мы вернёмся в самом конце, после нескольких слов о том, как движется парочка Земля-Луна. А пока скажем о «солнечных» уклонениях.

Как уже говорилось выше, не вещество Земли порождает земную сферу тяготения. Правильнее сказать, что Земля всего лишь удерживается земной сферой тяготения в её центре, вблизи положения равновесия. Если земная сфера тяготения не двигалась бы с ускорением, то равновесное положение Земли было бы точно в её центре. Но ускорение-то у неё есть: из-за орбитального движения вокруг Солнца. Поэтому равновесное положение Земли оказывается сдвинуто из центра сферы тяготения – в направлении от Солнца. Получается то, что сторонникам всемирного тяготения в страшном сне не приснится: у Земли центр тяготения и центр масс не совпадают друг с другом! И ведь об этом кошмаре свидетельства имеются. Спутники-то притягиваются не к центру масс Земли, а к центру земного тяготения. Получается, что Земля должна быть сдвинута относительно клубка орбит спутников. Так и есть, судя по суточным эффектам, которые имеют место при работе спутниковой навигационной системы GPS, и которые до сих пор не нашли объяснения в рамках принятых моделей. По величине этих суточных эффектов можно даже сделать вывод о величине сдвига Земли от центра тяготения: сдвиг составляет около 1.6 метра. И тогда смотрите, что получается: везде на поверхности Земли векторы тяготения оказываются направлены не к центру Земли, а к точке, которая, по отношению к этому центру, находится ближе к Солнцу на 1.6 м. И, чтобы сохранять направления к этой точке в условиях суточного вращения Земли, векторы тяготения неизбежно должны совершать вращательные уклонения относительно местных участков твёрдой поверхности. Причём, максимальная угловая величина этих уклонений, равная отношению 1.6 м к радиусу Земли, при типичных размерах вращающихся приливных волн даёт вполне приемлемые максимальные высоты «солнечных» приливов.