ЛЕГКО ЛИ ИЗМЕРИТЬ СКОРОСТЬ ТЯГОТЕНИЯ?

Комаров Станислав Григорьевич
независимый исследователь, электромеханик

Аннотация
В статье приведён пример экспериментального определения скорости тяготения (в признаках способа, а также элементная база для создания радиоэлектронного устройства по способу), обозначены выводы учёных по существующим теориям гравитации, в частности, определяющие волновой характер гравитационных взаимодействий, что предполагает существование в природе аберрации квантов гравитационного поля - аберрации гравитации, официально пока ещё не признанной наукой. Представлен пример определения орбитальной скорости центра Земли относительно Солнца в период равноденствия, угла аберрации гравитации в угле аберрации света и рассчёта с их использованием скорости тяготения, а также представлен рассчёт ожидаемой в ходе экспериментального определения сверхсветовой скорости тяготения.Чем самым обозначен путь к получению ответа на вопрос: "Что такое тяготение?".

Ключевые слова: гравиметрические измерения отрицательных приращений ускорения силы тяжести Земли от тяготения Солнца и Луны одновремённо, обработка данных с помощью ЭВМ, отношение этой скорости к тангенсу угла аберрации гравитации в определение скорости тяготения, положение максимума приращений ускорения силы тяжести Земли от тяготения Солнца относительно полдня, построение графика приращений ускорения силы тяжести Земли от тяготения Солнца, рассчёт орбитальной скорости центра Земли относительно Солнца в период измерений, рассчёт угла аберрации гравитации и тангенса этого угла, рассчётные приращения ускорения силы тяжести Земли от тяготения Луны, расчёт угла аберрации света, соответствие максимума приращений ускорения силы тяжести Земли первой стороне угла аберрации гравитации, соответствие полдня первой стороне угла аберрации света, соответствие условной линии между центрами масс истинного Солнца и Земли второй стороне углов аберрации гравитации и света, Точка измерений в условиях экватора Земли в период равноденствия


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Комаров С.Г. Легко ли измерить скорость тяготения? // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/12/5815 (дата обращения: 02.06.2017).

Техническое решение (в частности, с использованием заявок автора данной статьи на изобретения в Роспатент с 1994 г. по 2000 г.), касающееся способа измерения скорости тяготения в признаках изобретения, не выглядит сложным даже с дополнительными уточнениями, производимыми в настоящее время.

В самом деле: «Способ измерения скорости тяготения состоит в том, что в период равноденствия в точке измерения в условиях экватора Земли производят высокоточные гравиметрические измерения отрицательных приращений ускорения силы тяжести Земли к действующему ускорению силы тяжести Земли, вызванные тяготением Солнца и Луны одновремённо, фиксируют результаты измерений в памяти ЭВМ, из которых затем вычитают теоретически рассчитанные и оцифрованные отрицательные приращения ускорения силы тяжести Земли, вызванные тяготением Луны при действующих временных её положениях относительно Солнца и Земли в малый период времени измерения, например, порядка 1000 секунд, по полученным результатам строят график приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных чисто тяготением Солнца, по которому определяют относительно полдня для места измерений, соответствующего первой стороне угла аберрации света, положение максимума приращений ускорения силы тяжести Земли на шкале времени и его соответствие направлению действия гравитационной силы Солнца на Землю и первой стороне угла аберрации гравитации, а вторую сторону этого угла образует положение линии на шкале времени между центрами масс истинного Солнца и Земли, заданное второй стороной угла аберрации света, рассчитывают угол аберрации гравитации, тангенс этого угла, а скорость тяготения определяют как отношение орбитальной скорости центра Земли относительно Солнца к тангенсу угла аберрации гравитации”.

Примечание: “Способ измерения скорости тяготения” составлен автором в соответствии с требованиями правил к  формуле изобретения (это касается построения единого предложения и расстановки запятых), хотя вновь отредактированное техническое решение, как изобретение, не было и уже не будет представлено на регистрацию в Патентное ведомство Российской Федерации.

Обосновать признак такого изобретения «промышленная применимость» нелегко, поскольку в геофизике и поныне нет ответа на вопрос «Что такое тяготение?», нет экспериментальных доказательств существования в природе обменного кванта гравитационных полей – гравитона, аберрации обменных квантов гравитационных полей, наклонного действия гравитационной силы между двумя массовыми телами, движущимися с большой скоростью относительно друг друга, хотя последнее уже предполагает возможность измерения скорости распространения гравитационных сил и без учёта гравитационного влияния тел друг на друга посредством обменных гравитонов. Однако сила в современных физических определениях не может распространяться в пространстве с какой-то скоростью, так как  сила – это мера механического действия на данное материальное тело других тел.

В нерелятивистской теории тяготения Ньютона гравитации негласно приписывалась бесконечно большая скорость распространения в пространстве. Гравитационные поля в этой теории удовлетворяют принципу суперпозиции полей: при наложении нескольких полей их напряжённости в каждой точке пространства складываются геометрически. Эта теория достаточно точно описывает слабые гравитационные поля Солнца, Луны и Земли, поэтому пригодна к применению в расчётах скорости тяготения как скорости распространения в пространстве силового гравитационного  взаимодействия массовых тел, движущихся с большой скоростью относительно друг друга. (В релятивистских теориях тяготения – РТГ принцип суперпозиции не выполняется).

В существующих публикациях первой группы учёных  тяготение определяется массами тел и их относительным расположением. Поэтому  в статическом случае, когда нет движения, изменения расположения масс (хотя в небесной механике такого не бывает), нет и распространения тяготения – скорости тяготения. Статическое поле тяготения существует вместе с создавшим его гравитационным зарядом (массой) и неподвижно относительно гравитационного заряда, покоящегося в некоторой инерциальной системе отсчёта. Но в то же время есть скорость распространения изменений поля тяготения, вызванных движением с ускорением источника поля тяготения, равная скорости света.

Эта группа учёных считает: из квантовой механики следует, что энергия может передаваться только порциями – квантами и равна произведению постоянной Планка на частоту, и поскольку частота равна нулю (поле постоянно), то и энергия гравитона (кванта такого поля) равна нулю, и массы тел не могут обмениваться гравитонами – переносчиками взаимодействия. Поэтому аберрация квантов гравитационных полей не может существовать даже в принципе, ибо она не совместима с основными законами физики. А гравитационное взаимодействие тел по скорости распространения этого взаимодействия ещё не находит своего  объяснения.

Кроме того, в понимании этой группы учёных задача определения направления поля тяготения Солнца уже решена путём астрономических наблюдений за движением планет. Сила тяготения Солнца, действующая на Землю и на любую её часть, направлена в истинный центр Солнца и перпендикулярна земной орбите, что якобы определяет факт стационарности орбиты Земли. Если же учитывать аберрацию квантов гравитационного поля, то в направлении орбитальной скорости Земли будет действовать дополнительное ускорение и порождённая им сила, что приведёт к существенному  приращению во времени скорости Земли по орбите, которое не может быть скомпенсировано, например, световым давлением солнечных лучей и возможными прочими силами. Поэтому предполагаемая аберрация квантов гравитационного поля не может быть совместима с самим фактом существования Солнечной системы как стационарного объекта.

(“Это справедливо, если угол  аберрации гравитации  в точности окажется равным углу аберрации света, а скорость гравитации равной скорости света!” – Примечание автора).

Однако автор обозначенного выше технического решения, будучи сам частично согласен с аналогичными выводами учёных, предлагает вывести фактические заключения по затронутым вопросам только  после постановки измерительного эксперимента.

По бесполевой модели тяготения А. Эйнштейна, изложенной им в общей теории относительности (ОТО) – релятивистской теории тяготения, путь небесного тела определяется не силой тяготения, как действием поля тяготения, а некоей колеёй, именуемой геодезической линией искривлённого пространственно-временного континиума. Согласно этой теории возмущения поля тяготения распространяются в вакууме со скоростью света в виде волн с поперечными составляющими двух возможных поляризаций. Квантование волнового поля гравитации, аналогичное квантованию электромагнитного поля, приводит к понятию кванта гравитационного поля под названием гравитон. Экспериментальное наблюдение гравитационных волн пока невозможно, т. к. интенсивность их излучения крайне мала.

В присутствии материи существуют также продольные и скалярные гравитоны, обмен которыми позволяет получить ньютоновский (нерелятивистский) закон притяжения между телами (т. е. в данном случае речь идёт об обменных гравитонах. Сам А. Эйнштейн склонялся к необходимости измерительным экспериментом установить истину:  конечна или же бесконечна скорость распространения такого притяжения – скорость распространения в пространстве гравитационного взаимодействия массовых тел).

Полевые теории гравитации, в  частности, релятивистская теория гравитации (РТГ) А. А. Логунова, и известные другие правильно сформулированные полевые теории тяготения, относят свободно распространяющееся гравитационное поле к гравитационному сигналу, поскольку не существует массовых тел без взаимодействия,  определяют скорость его распространения равной скорости света, косвенно  указывая тем самым на существование в природе обменных квантов  гравитационных полей для образования силового взаимодействия массовых тел, и на существование в природе аберрации квантов  гравитационных полей.

Отсюда уже следует, что гравитационное поле не только поглощается и излучается порциями, но что само его можно рассматривать как собрание квантов, частиц, имеющих энергию и импульс. При этом обмен гравитонами между движущимися массами тел, как говорят, идёт виртуальными гравитонами, а гравитационные силы не имеют ограниченного радиуса действия, потому что гравитон не имеет массы, и движется он в пространстве со скоростью света. Волновые свойства присущи любой движущейся частице, в том числе, и объектам макромира, обладающим очень малой длиной волны. Чем больше масса или скорость частицы (тела), или одновременно то и другое, тем короче длина присущей ей волны, и наоборот. Частота колебаний источника равна отношению скорости излучения к длине волны.

Полевая теория гравитации (РТГ А. А. Логунова) таким образом очень похожа на теорию электродинамики Максвелла, определяет волновой характер гравитационных взаимодействий. При этом источником гравитационного поля является энергия вещества, а сама теория гравитации пока согласуется по всем наблюдаемым выводам как с опытом, так и с ОТО. Проверка данной теории  расширенной практикой наиболее достоверно укажет, равна ли скорость гравитации скорости света.

В итоге: по существующим представлениям второй группы учёных все известные в природе силы вызваны обменом некоторыми частицами между взаимодействующими объектами (что также  подтверждается теоретическими предсказаниями японского физика Юкавы). Потенциальная энергия взаимодействия при этом представляет собой так называемый «потенциал Юкавы», а радиус действия сил обратно пропорционален массе покоя частицы (в данном случае, гравитону), переносящей взаимодействие. (См., например, журнал «Наука и жизнь» № 1 за 1988 г., с.51, 52).

По мнению автора статьи до экспериментального получения конкретных  результатов по скорости гравитации требуется считать аберрацию квантов гравитационного поля движущей силой. В частности, в Солнечной системе несколько по касательной к земной орбите постоянно действует дополнительная (тангенциальная) сила притяжения в направлении орбитального движения Земли, которой противостоит сила светового давления от кажущегося Солнца и, возможно, прочие силы, хотя в результате экспериментального определения может оказаться, что скорость гравитации будет стремиться к бесконечности, т. е. эта скорость вовсе не равна скорости света.

Не будь аберрации  квантов гравитационных полей, возможно не было бы стационарности элипсной орбиты Земли (Земля бы неумолимо двигалась к Солнцу из-за потери орбитальной скорости, нарушающей соответствие исходной гравитационной силы центростремительной силе, – соответствие, определяемое вторым законом Ньютона), поскольку стационарность орбиты Земли обеспечивается задаваемым, хотя и очень малым по сравнению с углом аберрации света, переменным углом аберрации квантов гравитационного поля, а скорость распространения квантов гравитационного поля может лишь стремится к бесконечности. Что опытным путём ещё предстоит  доказать.

Таким образом, с одной стороны угол аберрации квантов гравитационного поля Солнца не может быть равен углу аберрации света (хотя в «таком» случае скорость распространения тяготения была бы  равна скорости света), так как это приведёт к возрастанию орбитальной скорости Земли и удалению её от Солнца, с другой стороны угол аберрации квантов этого гравитационного поля не может быть точно равен нулю (в таком уже случае скорость распространения тяготения равна бесконечности), так как это в конечном итоге приведёт к падению Земли на Солнце.

Из-за чего важность и необходимость постановки измерительного эксперимента по определению скорости распространения гравитационного взаимодействия массовых тел только обостряется. Необходимо в условиях специально поставленного опыта получить результат, свидетельствующий об определённой наклонности гравитационной силы Солнца к орбите Земли, а затем уже анализировать, соответствует ли эта наклонность аберрации квантов гравитационного поля, или же гравитационная сила Солнца всегда перпендикулярна орбите Земли.

Согласно обозначенного выше способа измерения скорости тяготения в качестве гравитирующей массы  выбираем Солнце, являющееся источником гравитационного и светового сигналов одновременно. За неподвижную принимаем систему отсчёта, связанную с Солнцем.

Выбираем размещение точки измерений в условиях экватора Земли на радиусе вращения Земли в период равноденствия (весеннего – 21 марта), образуя тем самым возможность учёта скорости орбитального обращения центра Земли вокруг Солнца, вычисления угла аберрации света, использования суточного вращения Земли для нацеливания радиуса вращения Земли на центр кажущегося Солнца в системе координат в сечении Земли плоскостью эклиптики.

Считаем Землю источником гравитационного сигнала, создающим  в точке измерений начальное ускорение силы тяжести (порядка 9,78 м / сек.2 =978 Гал), направленное к центру слагающих масс Земли – по радиусу вращения Земли (как по отвесной линии) при соответствующем выборе времени и места проведения измерений, в котором отсутствуют какие-либо аномалии в подповерхностном слое Земли и наличие возвышенности вблизи точки измерений (направление вектора ускорения силы тяжести – по вертикали места, в котором могут быть учтены в период измерений приливные и атмосферные возмущения, гравитационные возмущения от Луны, угол между плоскостью сечения Земли по  экватору и положением аналогичного сечения Земли в плоскости эклиптики, и т. д.).

В настоящее время погрешность определения точного времени в месте измерений на поверхности Земли, путем наблюдения заранее некоторых положений звёзд и Солнца ко дню измерений, например, с помощью простейших астрономических инструментов – телескопов (пассажного инструмента, зенитной трубы и т. п.), с учётом координатов точки измерений и мирового времени (в определение широты – нулевой, долготы и положения полдня на шкале времени) может доходить до 0,1 сек. И это уже достаточная точность определения положения полдня на шкале времени на день измерений, чтобы учесть её в оценочных расчётах скорости тяготения.

Применение же, к примеру, фотографической зенитной трубы при наблюдении положений звезды в ночное время, снижает погрешность определения полдня на день измерений на несколько порядков.  А реализованный в последнее время метод исследования небесных тел РСДБ-радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой – позволяет определять моменты точного времени в месте измерений  с погрешностью около миллиардной доли секунды. (При этом могут быть учтены даже неравномерности суточного вращения Земли,  орбитального обращения её вокруг Солнца, перемещение полюсов Земли, приливные и атмосферные возмущения и т. д.).

Из-за выбранных времени и места измерений солнечные лучи (в зените) встречают все слои земной атмосферы нормально и не будут преломляться: рефракция в зените равна нулю.

Сила Кориолиса, действующая на чувствительную массу гравиметра для измерения отрицательных приращений во времени ускорения силы тяжести Земли в точке измерений – на экваторе Земли, вызванных тяготением Солнца и Луны, равна нулю.

(И даже более или менее определяемы высота прилива для твёрдой оболочки – коры Земли и угол увлечения приливного горба в сторону вращения Земли (соответственно – порядка 0,36 м от воздействия Луны и 0,16 м от воздействия Солнца, а угол – порядка 2-х градусов (источник информации, п.1), приращение массы атмосферы над точкой измерений при действующем атмосферном давлении, высота подъёма точки измерений над уровнем моря – по топографической карте, и изменение ускорения силы тяжести с высотой – 0,3086 миллигала на 1 метр высоты, которое лучше определять, как произведение минус 0,0418 на среднюю плотность пород под точкой измерений и на высоту точки измерений над поверхностью геоида. Знак минус здесь говорит о том, что поправка за промежуточный слой всегда отрицательна, и должна из наблюдаемого значения поля  вычитаться).

Из уточнённых астрономических расчётов и таблиц должны быть определены или рассчитаны на каждый момент заданного времени измерений положения Солнца и Луны относительно Земли и точки измерений, начиная с времени восхода и захода Солнца и Луны; заранее определены координаты точки измерений, значение времени солнечных суток, положение полдня на шкале времени для места измерений, теоретически рассчитаны приращения ускорения силы тяжести Земли, вызванные раздельно тяготением Луны и Солнца, и приведенный к плоскости эклиптики в полдень угол аберрации света.

Поскольку скорость света разными способами уже определена с высокой точностью, а также имеются все необходимые данные для рассчётов орбитальной скорости центра Земли относительно Солнца, угла аберрации света и тангенса этого угла, известны радиус Земли и длина окружности по экватору Земли, то наибольшие трудности возникают в определении приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванные чисто тяготением Солнца, и в определении максимума этих приращений на шкале времени с относительно высокой точностью – до нескольких десятых долей секунды.

Современная аналитическая теория Луны на малый интервал времени измерений уже построена с помощью ЭВМ. Учёные «научили» ЭВМ рассчитывать движение Луны по готовым формулам, составлять эти формулы по определённому алгоритму, а также производить в заданном интервале времени корректировку определяемой скорости орбитального обращения центра Земли и точки измерений на экваториальном радиусе Земли вокруг Солнца  с учётом временного и углового положения Луны относительно Земли и Солнца. ЭВМ в руках учёных таким образом оказывается запрограммированной на выполнение аналитических выкладок, которые встречаются в небесной механике.

В день весеннего  равноденствия, если смотреть на Землю со стороны Солнца, Земля находится на противоположной стороне своего орбитального левого обращения вокруг Солнца. Это время, когда земная ось оказывается перпендикулярной направлению на Солнце, перпендикулярной к линии, соединяющей центры масс Солнца и Земли. Линия, соединяющая центры масс Солнца и Земли, перпендикулярна также к вектору орбитальной скорости обращения центра Земли вокруг Солнца, и находится на линии пересечения сечения плоскости земного экватора и сечения Земли плоскостью эклиптики (плоскостью орбиты Земли).

Плоскость сечения по экватору Земли, находится под углом 23,45 градуса к плоскости сечения Земли плоскостью эклиптики, в которой всегда располагается Солнце. На длине окружности Земли, образованной сечением Земли плоскостью эклиптики, находится вектор скорости перемещения точки равноденствия, который в полдень направлен в противоположную сторону от вектора скорости орбитального обращения центра Земли вокруг Солнца и в ту же сторону, что и проекция вектора скорости от суточного движения точки измерений с поверхностью экватора Земли на плоскость эклиптики.

Равноденствие – это событие, которое длится не весь сегодняшний день, а только мгновение. Момент весеннего  равноденствия – это момент, когда Солнце переходит из южного полушария (с южным тропиком) в северное (с северным тропиком).  В день равноденствия при перпендикулярном направлении к оси вращения Земли линии, соединяющей центры масс истинного Солнца и Земли, солнечные лучи параллельны для всей Земли, но наклонены в сторону орбитального движения Земли под углом Y аберрации света.

Так, например, если 21 марта  Солнце точно взошло на востоке, то оно пойдёт почти вертикально к зениту, пройдёт севернее его на 0,1 градуса – в сторону северного тропика (т. е., за 6 ч оно сместится к северу от экватора на 0,1 градуса) и через 6 ч  зайдёт почти вертикально севернее запада на 0,2 градуса. А 22 марта Солнце пройдёт севернее зенита на 0,5 градуса.  Из-за малости этих углов для измерений вариаций силы тяжести в условиях экватора Земли возможны в основном два дня – 21- 22 марта, поскольку в это время считается почти горизонтальным перемещение Солнца по экватору Земли от суточного вращения Земли.

В это же время возможно определить полдень точно в 12 часов по местному времени для точки измерений на экваторе Земли и её проекцию на окружность в сечении Земли плоскостью эклиптики, определить угол световой аберрации, рассчитать скорости точки измерений на экваторе Земли и её проекции на окружность в сечении Земли плоскостью эклиптики (в сферическом треугольнике на поверхности Земли), и т. д.

По современным данным экваториальный радиус Земли равен 6378140 м, длина экватора Земли – 40075035,5 м. Скорость света 299792,460 км/с. Средняя орбитальная скорость центра Земли 29,8 км/с. Расчётная орбитальная скорость V1 центра Земли в день равноденствия 29,811 км/с (поскольку от весеннего равноденствия до осеннего 186 дней, а от весеннего равноденствия и до афелия 93 дня, от весеннего равноденствия и до перигелия 89 дней, сумма 93 + 89 = 182 (дня). Орбитальная скорость центра Земли в афелии 29,3 км/с, в перигелии 30,3 км/с. Разность этих скоростей 1 км/с.  Пересчётный коэффициент : 1 / 182 = 0,0054945055. Тогда 0,0054945055 х 93 = 0,511 + 29,3 = 29.811 (км/с) – орбитальная скорость центра Земли.

Тангенс угла аберрации света равен отношению орбитальной скорости центра Земли в период равноденствия к скорости света. Т. е. 29,811 / 299792,460 = 9,9438791756 х 10 -5.   Поэтому угол Y аберрации света равен 0,005697423. Этот угол Y  определён на плоскости круга в сечении Земли плоскостью эклиптики. Первой стороной угла аберрации света является радиус от центра Земли в этой плоскости, направленный по направлению лучей света от кажущегося Солнца ровно в полдень, а второй стороной этого угла является линия соединения центров Солнца и Земли.

При определении аберрации света следует учитывать только орбитальное движение центра Земли и его скорость, поскольку в случае аберрации имеет смысл говорить только о скорости центра Земли.

Звёздный год равен 3,155815014 х 10 7 с, звёздные сутки 86164,09 с. Тогда при длине экватора Земли 40075035,5 м скорость V2 суточного движения точки измерений с поверхностью экватора Земли равна 465,1 м/с.

В основу календаря положен тропический год, который определяет 86400 с в сутках, которые соответствуют средней скорости движения Земли по орбите 29,8 км/с.

На день измерений в сутках принимаем 86400 секунд. Пересчётно скорость V2 суточного движения точки измерения с поверхностью экватора Земли составит: 40075035,5 / 86400 = 463,83 (м/с). Разность значений скоростей 465,1 – 463,83 = 1,27 (м/с) представляет собой скорость V3 точки равноденствия на длине круга в сечении Земли плоскостью эклиптики. (Тропический год равен 31556926 с, длина экватора Земли 40075035,5 м, тогда 40075035 / 31556926 = 1,27 (м/с). Из-за чего, применяя 86400 с вместо 86164,09 с в сутках, нет необходимости учитывать скорость V 3 точки равноденствия, поскольку полдень для точки измерений на экваторе Земли приходит 21 марта в 12 ч  местного времени. В свою очередь полдень определяется в сечении Земли плоскостью эклиптики направлением радиуса с центра Земли по направлению падения солнечных лучей от кажущегося (а не истинного) Солнца, автоматически задаваемого движением точки измерений с поверхностью экватора Земли.

Углом аберрации света  определяется длина дуги на длине окружности в сечении Земли плоскостью эклиптики – 634,235 м (0,005697423 х 40075035,5 / 360 = 634,235 (м).

Плоскость сечения Земли по экватору наклонена к плоскости сечения Земли плоскостью эклиптики под углом 23,45 градуса, а косинус этого угла равен 0,9174077. Поэтому длине дуги 634,235 м на длине окружности в сечении Земли плоскостью эклиптики будет соответствовать длина дуги 691,33 м  на длине окружности в сечении Земли по экватору (634,235 / 0,9174077 = 691,33 (м).

Тогда время движения точки измерений по фактической длине дуги  окружности экватора Земли 691,33 м со скоростью 463,83 м/с составит: 691,33 / 463,83 = 1,49 секунды. 1,49 с также необходимы для движения проекции точки измерения с экватора Земли на длину дуги 634,235 м на длине окружности в сечении Земли плоскостью эклиптики. В этом сечении левую сторону угла Y аберрации света задаёт полдень, находящийся на проекции радиуса вращения Земли, направленного вращением Земли по направлению лучей от центра кажущегося Солнца, а правую сторону этого угла задаёт линия между центрами масс истинного Солнца и Земли, положение которой относительно полдня определено на шкале времени в значении 1,49 секунды.

Как показано выше, определить положение полдня в точке измерений на экваторе Земли и в проекции этой точки на окружность в сечении Земли плоскостью эклиптики возможно заранее для дня измерений с очень высокой точностью.

Посчитаем, что гравитационная сила распространяется в пространстве подобно лучам света. Источник этой силы, действующей на Землю, – Солнце. Таким образом, в таком случае задача по измерению скорости тяготения в основном сводится к определению направления гравитационной силы Солнца относительно напраления солнечных лучей от кажущегося Солнца к центру Земли , к рассчётам угла аберрации гравитации и тангенса этого угла, и к определению скорости тяготения – по отношению расчётной орбитальной скорости центра Земли относительно Солнца к тангенсу угла аберрации гравитации.

Для измерения отрицательных приращений ускорения силы тяжести Земли – измерения вариаций силы тяжести Земли, вызываемых из-за суточного вращения Земли и её орбитального обращения вокруг Солнца тяготением Солнца и Луны, выбираем гравиметр, например, GVR непрерывного действия, с чувствительностью порядка до 2 на 10 -9 Гал (источник информации, п.3).

Известны и другие типы сверхпроводящих гравиметров, позволяющих измерять локальные изменения ускорения силы тяжести с относительной погрешностью, не превышающей одной стомиллиардной доли), с защитой измерительной системы от вредных воздействий, в том числе, инерциальных, акустических, электромагнитных и тепловых, с явно выраженной (вертикальной) осью чувствительности к направлению напряжённости поля тяготения Земли, с встроенным преобразователем вертикального положения чувствительного элемента в электрический сигнал с первичным усилителем этого электрического сигнала (возможны модификации этого преобразователя).

В этом гравиметре явление сверхпроводимости позволяет осуществить статическое равновесие свободно пробной массы в магнитном поле, используемой в качестве чувствительного элемента, обеспечивающее реакцию прибора на изменение напряжённости гравитационного поля во временном пределе, допустимом для работы прибора в измерительном эксперименте по определению  скорости тяготения (что  поясняется ниже).

Определяем Солнце и Луну как источники отрицательных  приращений ускорения силы тяжести Земли. Теоретически приращения ускорения силы тяжести вычисляем с использованием уравнения (ист. инф., п.2, с. 237):         Д=3∙G∙М∙Р3/Зр3∙(Соs3а – 0,333), считая Землю абсолютно твёрдой, и не учитывая пока приливных и прочих  возмущений. Где:

Д-приращения ускорения силы тяжести, вызванные влиянием тяготения Солнца или Луны  (в м/с2).

З – постоянный коэффициент (3).

G – постоянная тяготения (G=6,672∙10-11 м3 /кг ∙с2).

М – масса Солнца (Мс=1,99 ∙1030 кг) или масса Луны (Мл=7,35∙1022  кг).

Рз – радиус Земли по экватору (Рз=6,37814∙106 м).

Зр– среднее  расстояние от центра масс Солнца до центра масс Земли (Зр порядка 1,4959787х1011  м) или расстояние от центра масс Луны и до центра масс Земли (Зр порядка 3,844∙108м).

а˚ – угол с вершиной в центре масс Земли, и образованный радиусами вращения Земли с точкой измерений – первым исходным положением во времени и  направлением радиуса вращения с центра масс Земли на центр масс источника тяготения (Солнце или Луну), и вторым действительным положением во времени точки измерений на диаметре Земли.

Подставив значения аргументов в приведенное уравнение для Д, получим при а=0° (вектор с точкой измерений направлен от центра Земли к центру небесного тела)  для Солнца Д=5,058∙10-5  Гал, для Луны                        Д=11,044532∙10-5 Гал. Таким образом,  Луна оказывает примерно в два раза большее влияние на изменение силы тяжести на Земле, если бы она оказалась вдруг в зените над точкой измерений. Поэтому для точных измерений Д, вызываемых тяготением Солнца (полезный сигнал), необходимо учитывать временное (и угловое)  положение Луны на небе – относительно Земли и Солнца в период измерений.

Для выбранной чувствительности гравиметра (2∙10-9 Гал) рассчитываем угловую (временную) зону работы гравиметра в дневное  время с использованием приведенного выше  уравнения для Д. Очевидно, что приращения ускорения силы тяжести будут равны нулю, когда Cos3а=0,333. Отсюда Cos a = 0,69313, а “а”=45,7˚.  Таким образом, максимальная зона работы гравиметра в гравитационном сигнале Солнца (полезном сигнале) ограничена углом 45,7˚ + 45,7˚ = 91,4˚, хотя для фактических измерений достаточно и 4-х градусов.

Уравнения изменения (приращения) ускорения силы тяжести Земли (функции приращений), вызванные тяготением небесных тел, могут быть переписаны с учётом лишь одной переменной (угла z) и единицы измерения Гал.

Для Солнца: Д=7,5874842 х 10 -7 х  (в кубе угла z минус 0,333). Где z – угол между радиусами Земли, первый из которых нацелен на центр небесного тела – по направлению падения квантов гравитационного поля, а второй – с точкой измерений в действительном своём угловом положении относительно центра Земли.

Для Луны: Д=16,569698 х 10 -7 х (косинус в кубе угла z минус 0,333).

Согласно приведенных выше уравнений расчётные значения приращений ускорения силы тяжести составят:

Для Солнца                                                         Для Луны

0 градусов 5,058 х 10 -5 Гал                     11,046 х 10 -5 Гал

1 град. 5,05744 -*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-    11,044532 -*-*-*-*-*-*-*-

2 град. 5,0469744 -*-*-*-*-*-*-*-*-*     11,021682 -*-*-*-*-*-*-*-

3 град.  5,0297091 -*-*-*-*-*-*-*-*- *   10,983978 -*-*-*-*-*-*-*-

 

Эти значения, например для +1 градуса, равны и для значения минус 1 градуса.

Приведенные выше расчётные значения приращений ускорения силы тяжести Земли позволяют графически (по «точкам») изобразить функции приращений ускорения силы тяжести Земли от угла z  раздельно для Солнца  и Луны, определить, сколько замеров возможно произвести при чувствительности гравитационного прибора – гравиметра порядка 2 х 10 -9 Гал, например, за 240 с (1 градус) на любом участке графика функции приращений.

Так, например, для Солнца (без учёта влияния тяготения Луны) на участке убывания приращений ускорения силы тяжести Земли при выбранной чувствительности гравиметра имеем:

0 – 1 градус, 240 с, 28 замеров, 8,57 с на 1 замер.

1 – 2 градуса, 240 с, 52,3 замера, 4,6 с на 1 замер.

Итого: 80,3 замеров за время 480 с., за время 960 с будет произведено 160,6 замеров.

Из-за чего возможно сделать вывод, что поскольку Солнце оказывается «привязанным» к полдню на сечении Земли плоскостью эклиптики и наклону солнечных лучей под углом аберрации света, то при равенстве скорости тяготения скорости света приращения ускорения силы тяжести Земли, вызванные тяготением Солнца, на участках убывания и возрастания функции окажутся симметричными, и расчётное время реакции гравиметра, за которое минимальная возможная сила способна изменить положение его чувствительной массы на 1 замер, составляет 4,6 с. За это время гравиметр успевает отобразить получаемую информацию на своём или же другом регистрирующем устройстве. (В действительности время реакции гравиметра на 1 замер – на изменение напряжённости гравитационного поля, равное чувствительности гравиметра, может составлять менее 0,5 с).

Интервал времени измерений, при котором определяется максимум приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванный тяготением Солнца, следует определять не в значении 1,49 с или 2,98 с, а в значении порядка 500 с до полдня на шкале времени и 500 с после полдня, т. е. 1000 с. Из-за чего обозначенной выше чувствительности и времени реакции выбранного гравиметра на изменение напряжённости поля тяготения в измерительном эксперименте оказывается более чем достаточно.

С особой тщательностью в относительно небольшом интервале времени измерений (1000 с) теоретически рассчитываются приращения во времени ускорения силы тяжести Земли, вызванные тяготением Луны (в т. ч., с уточнением расстояния от центра Земли и до центра Луны, зная начальные положения и скорости Луны, Земли и Солнца), поскольку для получения значений приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных чисто тяготением Солнца, необходимо из суммы приращений, вызванных тяготением Солнца и Луны одновременно, в каждый момент времени измерений вычесть приращения, вызванные тяготением Луны в эти же моменты времени.

Из-за чего следует начинать намечаемые измерения с измерения самого значения приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных тяготением Солнца и Луны одновременно, к тому же они  задаются гравиметром от исходного значения ускорения силы тяжести Земли (978 Гал) в условиях экватора Земли.

В 18-ти летнем цикле обращения Луны вокруг Земли возможно выбрать год с днями равноденствия, в которых наиболее благоприятно расположение Луны (к полдню)  относительно Земли и Солнца – центры Солнца, Луны и Земли располагаются почти на одной линии, отрицательные приращения ускорения силы тяжести Земли, выванные тяготением Солнца и Луны, суммируются (и направлены противоположно ускорению силы тяжести Земли). Афемериды Луны (таблицы её положений на каждый день 20-21-22 марта и час выбираемого года) публикуются и по сей день – в «Астрологическом ежегоднике» и должны учитываться в расчётах оцифрованных приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных влиянием во времени тяготения Луны на приращения ускорения силы тяжести Земли, вызванных тяготением Солнца.

Как известно, световое давление Солнца на Землю равно 6х10 8 н, т. е. оно в 5,916х10 13 раз меньше гравитационной силы, действующей между Солнцем и Землёй, а расчётная сила торможения орбитальной скорости Земли от светового давления (с учётом угла аберрации света 0,005697423 градуса) составляет 59632 (н). Чтобы компенсировать только эту силу силой гравитационного взаимодействия, расчётный угол гравитационной аберрации должен быть равен 9,67х10 -17 градуса – угол наклона гравитационной силы Солнца к условной линии, соединяющей центры масс истинного Солнца и Земли. Из-за чего уже возможно предположить значение результата в измерительном эксперименте: скорость распространения тяготения не равна скорости света, а стремится  к бесконечности. И возможно даже оценочно рассчитать, во сколько раз скорость тяготения больше скорости света. А именно: скорость тяготения равна 3х10 20 м/с, т. е. она в 10 12 степени раз больше скорости света.

В оценочной классификации диаметр электрона находится в пределе от 5,6х10 -15 м до 1,6х10 -22 м. (Классический радиус электрона 2,818х10 -15 м). В примере в расчёте учитываем диаметр электрона 5,6х10 -15 м. Для того, чтобы гравитон со свойствами волны и частицы мог гравитационно взаимодействовать с электроном, выбираем длину волны обменного гравитона 5,6х10 -15 м. Масса гравитона находится  в пределе 4х10 -40 кг – 1,5х10 -43 кг. В расчёт выбираем 4х10 -40 кг. Скорость распространения в пространстве обменного гравитона (не учитывая напрямую релятивистских эффектов) определим по уравнению де Бройля как отношение постоянной Планка  6,626х10 -34 к произведению массы гравитона 4х10 -40 кг и длины его волны 5,6х10 -15 м. Таким образом, эта скорость рассчётно оказывается равной 3х10 20 м/с.

Импульс системы -  произведение массы гравитона 4х10 -40 кг на его скорость 3х10 20 м/с составит 1,2х10 -19 Дж, т. е. один гравитон от первого гравитационного заряда обеспечивает силу действия на второй гравитационный заряд в секунду 1,2х10 -19 н (1 / с х Дж = н)

Например, сила взаимодействия двух гравитационных зарядов массой по 1 кг и расстоянием между ними 1 м равна 6,626х10 -11 ньютонов. Для образования такой силы частота поступления обменных гравитонов равна 6,626х10 -11  /  1,2х10 -19  = 5,52х10 8 гравитонов в секунду.

В настоящее время машинная математика (т. е. с применением ЭВМ и графопостроителей) достигла такого уровня в области электронной и геометрической обработки данных – данных о графиках математических функций, передачи их в электронную память, воспроизведения в виде плоского изображения (с применением особых программ для геометрической обработки данных), что при наличии экспериментально полученного оцифрованного графика приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных тяготением Солнца и Луны одновременно в заданном периоде времени, а также при наличии теоретически рассчитанных и оцифрованных графиков приращений ускорения силы тяжести Земли от влияния раздельно тяготения Солнца и Луны, в конечном итоге становится возможным рассчитать скорость распространения гравитации – скорость тяготения.

Иначе говоря, компьютерный анализ имеющихся графиков, преобразованных в цифровую форму, в процессе их плавного  масштабирования, наложения одного графика на другой с учётом  исходного поворота графика от влияния тяготения Луны на угол, соответствующий углу начального  положения Луны относительно Земли и Солнца, алгебраического сложения значений совмещаемых графиков во времени измерений – с учётом положений и скорости Луны, Земли и Солнца, позволяет  строить через графопостроитель оцифрованный график под контролем ЭВМ, соответствующий графику приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных чисто тяготением Солнца.

Однако этот график на временном участке измерений имеет довольно «размытый» максимум приращений ускорения силы тяжести. Поэтому требуется вычислять множество длин кривой между заданными точками по высоте с одинаковыми значениями приращений ускорения силы тяжести в области максимума приращений (плюс 500 с – 0 – минус 500 с) и тем самым в середине каждой из них определять максимум  приращений (его временное положение). Сложив полученные значения времени для максимумов приращений и разделив их на число определений, возможно с точностью до десятых долей секунды определить положение относительно полдня максимума приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных тяготением Солнца. Что необходимо и достаточно (с учётом угла аберрации света) для вычисления угла наклона гравитационной силы Солнца к линии, соединяющей центры масс истинного Солнца и Земли, и в конечном итоге для вычисления скорости тяготения.

В связи с чем в принципе может быть использована следующая элементная база для производства измерений.

Запуск и отключение измерительной схемы производится через электронный ключ, управляемый часами, запрограммированными на период времени измерений и на полдень местного времени для точки измерений. Измерительная схема содержит преобразователь действующего  вертикального положения чувствительного элемента гравиметра в электрический сигнал с предварительным усилителем этого сигнала. И далее – схему устранения исходного ускорения силы тяжести Земли (978 Гал), усилитель получаемого от нулевого уровня электрического сигнала с коэффициентом усиления порядка 5 х 10 4 (это значение уточняется с учётом требований применяемой схемы выборки), схему выборки аналогового сигнала с частотой, например, порядка нескольких кгц, аналого-цифровой преобразователь, компьютер с устройствами ввода-вывода и  управления, а также устройство оцифрования заранее теоретически построенных графиков приращений ускорения силы тяжести Земли, вызванных тяготением Солнца и Луны, и ввода их в ЭВМ компьютера, и, наконец, графопостроитель, подключенный к ЭВМ компьютера через устройство вывода. Расчёт положения на шкале времени максимума приращений ускорения силы тяжести Земли от тяготения Солнца производится по специально разработанной для ЭВМ программе.

Раньше, когда мы оставались в рамках нерелятивистской -  классической (Ньютона) физики, гравитации приписывалась бесконечно большая скорость. Если же сверхсветовая скорость гравитации определится экспериментально, то это будет значить, в частности, что небесная механика допускает принципиальную возможность сверхсветовой передачи сигналов, вступая тем самым в конфликт с современной физикой, и эта скорость возможно необходима в природе для того, чтобы, путём установления хотя и очень малого угла аберрации квантов гравитационного поля, обеспечивать стационарность орбит планет, в том числе, орбиты Земли в солнечной системе.

Какова же природа гравитационной силы и направлена ли она несколько наклонно – под углом к условной линии, соединяющей центры масс истинного Солнца и Земли, который по значению мало соответствует углу аберрации света?  Существуют ли в природе обменные кванты гравитационного поля и аберрация квантов этого поля при взаимодействии быстро движущихся относительно друг друга гравитационных масс? Возможна ли передача гравитационных сигналов со сверхсветовой скоростью?

Достоверно ответить на эти вопросы, как бы не было трудно, особенно важно и необходимо учёным (физикам – экспериментаторам, астрономам) – специалистам в области небесной механики и радиоэлектроники, уже производящим аналитические и геометрические исследования систем уравнений движения Луны, Солнца и Земли, например в относительно небольшом интервале времени, с применением машинной математики.


Библиографический список
  1. А.В. Бялко “Наша планета – Земля”. Библиотечка “Квант”, вып. 29, М., “Наука”, 1983, с. 41-42,174.
  2. Физический энциклопедический словарь, т.1, М. “Советская энциклопедия”, 1960,  с. 9-10, 237.
  3. P. Melhior, B. Ducarme Phys. Ear. Plan., 1, kt. 42, 1986, P. 129-134, Гравиметр GVR непрерывного действия.
  4. Юркина М. И. О выделении приливных влияний в элементах гравитационного поля. – В сб. «Повторные гравиметрические наблюдения», М., АН СССР, 1981.


Все статьи автора «Комаров Станислав Григорьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

5 комментариев к “Легко ли измерить скорость тяготения?”

  1. 08.07.2013 в 14:07

    Так измерить скорость гравитации не удастся. Потому что движется Земля вокруг Солнца, а не Солнце (источник света и гравитации) вокруг Земли.

  2. 11.07.2013 в 09:44

    Комаров С. Г.
    11. 07. 2013 г.
    Александру Королёву
    Утверждение: «Так измерить скорость гравитации не удастся. Потому что движется Земля вокруг Солнца, а не Солнце (источник света и гравитации) вокруг Земли», следует считать ошибочным, поскольку именно за неподвижную принята система отсчёта, связанная с Солнцем, Земля вращается вокруг Солнца, солнечные лучи наклонены в сторону орбитального движения Земли под углом аберрации света. Этот угол учёными уже экспериментально определён. А вот: существуют ли в природе обменные кванты гравитационного поля (гравитационный сигнал), требуется ещё доказать, в том числе например, предложенным мною способом. Что в конечном счёте возможно позволит произвести вычисление угла аберрации гравитации, а следовательно, и скорости гравитации. Обратите также внимание на статью в электронном журнале «Исследования в области естественных наук» под названием «Комментарий к статье «Единое поле силового пространственного взаимодействия материальных тел» и предложение», http://science.snauka.ru/2013/03/4443.

  3. 04.09.2014 в 07:26

    По формуле с золотым сечением, полученной для описания квантования силовых линий точечного соленоида (электрического!!!), рассчитываются многие астрономические параметры. Это свидетельствует об одном: гравитация имеет электромагнитную природу http://gravitus.ucoz.ru

  4. 12.09.2014 в 07:16

    Электромагнитная теория гравитации привлекательна – электромагнитная силовая линия это канал передвижения эфира-поля. Эффект притяжения гравитационных зарядов формирует силу электромагнитной природы с конкретным видом электрической и магнитной составляющих. Какова скорость этой силы между быстро движущимися зарядами относительно друг друга? Экспериментальные определения скорости гравитации разными исследователями различаются и могут быть ошибочными, а эксперименты по скорости распространения включаемого (отключаемого) электростатического поля очевидно ещё не проводились. Посмотрите публикации http://portalnp.ru/2013/12/1684 , http://portalnp.ru/2014/05/1897

  5. 12.09.2014 в 08:17

    Исходя из электромагнитной теории гравитации, природные генераторы поля квантуются по следующей схеме:
    …..атом – шаровая молния или НЛО – жидкое ядро планеты – звезда – галактика ……
    Соответственно, квантуются и следующие цифры (приблизительно):
    1) Масштаб
    ……10Е(-10)метров – 10Е(-2)метров – 10Е(+6)метров – 10Е(+14)метров – 10Е(+22)метров ……….
    2) Скорость распространения излучения
    ……10Е(+8)метров/сек (скорость света) – 10Е(+16) – 10Е(+24) – 10Е(+32) – 10Е(+40) – ……….
    http://gravitus.ucoz.ru/

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: