«Синхронизатор орбитального движения Луны»

Синхронизатор орбитального движения Луны (fb2) - Синхронизатор орбитального движения Луны 54K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Андрей Альбертович Гришаев

А. А. Гришаев, независимый исследователь

СИНХРОНИЗАТОР ОРБИТАЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ЛУНЫ

Введение.

Рассмотрение обращения Луны вокруг Земли, наряду с орбитальными движениями планет, сыграло важную роль в работе Ньютона над законом всемирного тяготения. Среднее удаление Луны от Земли соответствует среднему периоду обращения Луны как раз в согласии с этим законом. Ещё Лаплас в своей «Системе мира» [1] провозгласил о том, что полное согласие движения Луны с законом всемирного тяготения является неоспоримой научной истиной.

Но давайте сопоставим некоторые факты. Достоверно известно (см. ниже), что линейные параметры орбиты Луны испытывают периодические изменения; в частности, большая полуось изменяется, с периодом в 7 синодических месяцев, примерно на 5500 км. Такому размаху изменений большой полуоси орбиты Луны, согласно третьему закону Кеплера, должны соответствовать изменения периода обращения примерно на 14 часов. В действительности же вариация длительности между последовательными новолуниями составляет около 5 часов, т. е. почти в три раза меньше той, которая должна быть согласно закону всемирного тяготения. К тому же, период изменений длительности между новолуниями не совпадает с периодом изменений большой полуоси: первый больше второго в два раза.

Несомненно, об этой проблеме знали уже первые теоретики движения Луны — в частности, тот же Лаплас. Несомненно, они понимали: никакие «возмущения орбиты» не помогут решить эту проблему, ибо, согласно закону всемирного тяготения, не бывает возмущений, которые приводили бы к тому, что линейные размеры орбиты и период обращения по ней изменяются так несогласованно — и по амплитуде, и по периодичности. Выяснить, почему Луна движется таким странным, с точки зрения закона всемирного тяготения, образом, означало бы вынести приговор этому закону. Поэтому теорию движения Луны строили весьма своеобразно: «…теоретики отказались от представления оскулирующих элементов орбиты Луны в виде рядов (если они вообще когда-либо всерьёз об этом думали) и предпочитают разлагать в ряд сами координаты» [2]. Такой подход, на наш взгляд, и привёл к тому, что задача о движении Луны превратилась в «одну из самых трудных проблем небесной механики» [2]. Об ущербности этого подхода косвенно свидетельствует даже тот факт, что получаемые ряды «очень медленно сходятся» [2], так что в современных теориях число членов этих рядов «измеряется уже тысячами» [3]. Первые их сотни приведены, например, в справочном руководстве [4].

И сегодня, прежде чем пытаться разобраться с причинами, определяющими движение Луны, следует вначале прояснить вопрос о том, как она движется. Этот вопрос обсуждается в первых частях данной статьи. А далее в ней предлагается объяснение вышеназванных «странностей» в движении Луны.

Реальность периодических изменений линейных параметров лунной орбиты.

Авторитетные справочники и даже специализированные издания внушают нам, что орбита Луны является эллипсом с неизменными удалениями в апогее и перигее. Сопоставим данные из подобных источников:

Источник

информации,

год издания

Геоцентрическое расстояние

до Луны, км

в перигее

в апогее

[5], 1954

354000

406000

[6], 1969; [7], 1974

363300

405500

[8], 1974

356400

406800

[9], 1976

356410

406740

[10], 1976; [11], 1977

356400

406700

[12], 1990

363300

405500

Разброс этих данных совершенно не согласуется с заверениями специалистов о том, что уровень точности измерения расстояния до Луны в пятидесятые годы был стометровым, в семидесятые — метровым, а в восьмидесятые, благодаря лазерной локации — дециметровым. Правду о расстояниях до Луны в апогеях-перигеях мы нашли в [13]: «…выяснилось, что при каждом обороте вокруг Земли Луна приближается к ней и удаляется от неё на неодинаковые расстояния: перигейное расстояние Луны систематически изменяется в пределах от 356410 км до 369960 км, а апогейное расстояние — от 404180 км до 406740 км» — что, кстати, сопровождается соответствующими изменениями видимого углового диаметра Луны. К сожалению, автор [13] не указал периода этих систематических изменений, и не сопоставил их с фазами Луны. Приведём схематическую диаграмму для геоцентрического расстояния до Луны, на 2004-05 гг., по данным Астрономических ежегодников [14,15]:

Геоцентрическое расстояние до Луны, тыс. км, и полнолуния, 2004-05 гг.

Эту картину периодических изменений апогейных-перигейных расстояний до Луны будем далее называть девиацией дальностей апсид. Сразу обращает на себя внимание тот факт, что девиация дальностей апсид синхронизирована с циклом лунных фаз. Этот, на первый взгляд, поразительный факт легко объясняется на основе закона всемирного тяготения. Согласно этому закону, солнечные возмущения обусловлены, главным образом, неодинаковостью ускорений, сообщаемых Солнцем Земле и Луне, когда они находятся на неодинаковых расстояниях от него. В результате, по отношению к Земле, Луна должна испытывать разностное ускорение, максимальная величина которого достигается в сизигиях, т. е. в новолуние и полнолуние, и направлена, по отношению к орбите, наружу. Теперь обратимся к выражениям, описывающим эволюцию параметров эллиптических орбит при малых возмущающих ускорениях (см., например, [16]). Из этих выражений следует, что элементарные приращения параметров орбиты зависят не только от возмущающего ускорения, но и от текущего значения аргумента орбиты — угла, задающего положение спутника на ней (отсчитываемого от перигея). В случае с Луной оказывается, что, хотя возмущающие солнечные воздействия максимальны вблизи сизигий, их «коэффициент полезного действия» зависит от угла между линией сизигий и линией апсид — который изменяется в процессе годичного обращения пары Земля-Луна — чем и объясняется синхронизация девиации дальностей апсид с циклом лунных фаз.

Теперь посмотрим — не коррелируют ли с девиацией дальностей апсид периодические поправки в углах, характеризующих положение Луны на небесной сфере. Исторически, именно «расписание движения» Луны по небесной сфере представляло большой практический интерес. Поэтому главные нарушения «ровного расписания» хорошо известны, и для них даже имеется специальное название: неравенства в движении Луны. Самым значительным неравенством в долготе является т. н. большое эллиптическое неравенство, обусловленное эллиптичностью лунной орбиты; оно описывается выражением 22639І sin g [11,4], где g — средняя лунная аномалия (отсчитываемая от перигея). Остальные неравенства в долготе характеризуют возмущения самого эллиптического движения. Главное из периодических неравенств в долготе, т. н. эвекция, описывается выражением 4586І sin (2D-g) [11,4], где D — разность средних долгот Луны и Солнца, или, что более наглядно, возраст Луны. Можно убедиться в том, что эвекция в точности соответствует девиации дальностей апсид, т. е. колебаниям апогейного и перигейного расстояний, которые у Брауна описываются в разложении синуса горизонтального параллакса Луны, в первом приближении, одним членом: 34І.31cos (g -2D) [4]. Действительно, амплитуда изменений горизонтального параллакса Луны, усреднённая для описания колебаний как апогейных, так и перигейных расстояний, есть d p =(1/4)(D rp +D ra)rE /(RL)2, где rE — экваториальный радиус Земли, D rp и D ra — полные изменения перигейного и апогейного расстояний, т. е. d p» 35І.84 — что почти совпадает с вышеприведённым значением, принятым у Брауна.

Вторым по величине периодическим неравенством в долготе является т. н. вариация, описываемая у Брауна как 2370І sin 2D [4]. Вариация близка к нулю в сизигиях и квадратурах и максимальна по величине в серединах между этими точками; она не отражает долгопериодическую эволюцию параметров орбиты, являясь постоянной «добавкой», не зависящей от формы орбиты. Традиционно, вариация объясняется тем, что солнечные возмущения приводят к некоторому растягиванию лунной орбиты вдоль линии квадратур. В разложении синуса горизонтального параллакса Луны имеется соответствующий вариации член: 28.І 33cos 2D [4].