Меркурий планета

Меркурий планета

Смещение перигелия Меркурия

Смещение перигелия Меркурия

Рис.1. Смещение перигелия Меркурия. М – Меркурий, S – Солнце.

Согласно закону всемирного тяготения гравитационная сила изменяется строго как 1/r2. В этом случае орбиты, описываемые планетами, должны оставаться в фиксированных на небосводе состояниях. Перигелий, ближайшая к Солнцу точка эллипса орбиты планеты, должна сохранять фиксированное положение по отношению к отдельным неподвижным звездам.

Безусловно, на практике есть небольшие отклонения орбит из-за взаимного влияния других планет, но они очень незначительны из-за преобладающей гравитационной силы Солнца. К тому же такие флуктуации обсчитываются математически и никакой паники среди ученых не возникает из-за нарушения закона. Но среди братства планет солнечной системы есть возмутитель спокойствия – это Меркурий. В 1859 году французский математик и астроном У. Леверье сообщил, что существует прецессия перигелия Меркурия, которая не объясняется влиянием известных планет в соответствии нъютоновской механикой [1]. Перигелий орбиты Меркурия смещается вперед медленным темпом около 43″ за столетие.

После сообщения Леверье астрономы надолго и плотно прильнули к окулярам своих телескопов, а теоретики взялись за расчеты.

Вот тут у астрономов и физиков возникли два основных вопроса:

  • на орбиту Меркурия воздействует гравитация другой, неизвестной планеты;
  • показатель степени 1/r2 в законе всемирного тяготения не точно равен двойке, а например, 1,999999 или 2, 000001.

Первые тщательно просеивали звездное пространство около Солнца в надежде отыскать небесное тело, и даже дали ему звучное название «Вулкан». В то же время теоретики упражнялись в поисках поправок и добавочных коэффициентов, чтобы подогнать формулу Ньютона под смещение перигелия Меркурия [2]. На свет появилась довольно спорная гипотеза А. Холла, в которой степень в законе обратных квадратов была увеличена на величину 0,0000001564 [3]. Несмотря на то, что это была фактическая подгонка результата смещения перигелия, эта гипотеза довольно долго обсуждалась в научных кругах.

Для четкого объяснения смещения перигелия требовалась дополнительная масса, в виде одиночной планеты или кольца астероидов, помещенная внутри орбиты Меркурия. Но зря старались астрономы на протяжении нескольких десятилетий, гравитационного возмутителя Меркурия не обнаружили. Тогда может быть скопище пылевых частиц притягивает Меркурий, ведь что-то рассеивало зодиакальный свет. Этой идеи придерживался Г. Зеелигер, чья гипотеза просуществовала более десятка лет. Следует заметить, что аномалией Меркурия занимались большое количество ученых, шли жаркие дискуссии и на свет появлялись разные гипотезы. Этот интерес подогревался тем, что нарушался закон всемирного тяготения, который к концу 19 столетия уже твердо утвердился в науке.

Разные гипотезы сменяли друг друга, но все они придерживались двух направлений, указанных выше.

Читатели могут познакомиться с книгой: «Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна» (Роузвер Н.Т.) [3]. Автор подробно анализирует разные подходы, разных ученых, как возникла и решалась данная задача. Я не буду останавливаться на анализе и кратко коснусь только А.Эйнштейна, которому приписывают права на окончательное решение данной задачи по смещению перигелия Меркурия. Этот анализ будет дан в следующей статье. В данной статье будет уточнена масса и плотность Меркурия и мое видение аномалии смещения перигелия в свете того, что закон всемирного тяготения является не всемирным, а частным.

Меркурий является сравнительно малоизученным объектом Солнечной системы. Для изучения самой горячей планеты компанией NASA были осуществлены две научные экспедиции: Mariner 10 и Messenger. Mariner 10 трижды пролетал мимо Меркурия в1974-75 г. С помощью зондирования была составлена карта 45% поверхности планеты, которая оказалась схожей с лунной поверхностью, такой же сильно кратерированной. Messenger был запущен 3 августа 2004 года и 18 марта 2011 вышел на орбиту вокруг планеты, став первым искусственным спутником Меркурия [4]. Через 4 года полет завершился падением станции на поверхность планеты. К сожалению, научные приборы были бессильны объяснить аномальное поведение перигелия Меркурия.

Аномалия перигелия Меркурия

 

Что же все-таки происходит, почему перигелий стремится быть «впереди планеты всей»? Попробуем разобраться с данной аномалией. Из накопленных знаний астрономии и физики должно быть ясно, что если перигелий небесного тела смещается вперед по ходу вращения, то это означает, что возрастает скорость его движения по орбите. Вопрос: почему она возрастает? Поскольку астрономы 19-20 века астероидов и планету вблизи Солнца не обнаружили, то причина одна – возрастает сила притяжения между Солнцем и Меркурием. Следуя логике моих исследований – возрастает энергия гравитирующих небесных тел, т.е., если перейти к математической формуле, то возрастает энергетический коэффициент GE (гравитационная постоянная) [5]. И в этом повинно Солнце, с его незначительным увеличением температуры и протуберанцы. Солнце эволюционно растет в объеме [6]. Такую тенденцию подтверждает планета Земля, на которой имеет место медленное эволюционное расширение за счет накопления энергии [7]. Гравитационное поле Земли не идет ни в какое сравнение с гравитацией Солнца. На Солнце, в силу его огромной массы, эти процессы происходят медленно и из-за огромного расстояния до Земли, на солнечной постоянной практически не отражаются. Выразился не точно, безусловно, солнечная постоянная изменяется, но в расчетах мы используем ее усредненное значение. Поэтому, искусственно сглаживая флуктуации, мы как бы не замечаем активные фазы Солнца, но Меркурий этого позволить не может. Этого не могут позволить и другие планеты, т.к. они все также прецессируют своими перигелиями, но более медленными темпами.

Меркурий вращается по орбите почти в три раза ближе к Светилу, чем Земля, и даже самое незначительное увеличение температуры (энергии), увеличивает гравитацию Солнца. Орбита Меркурия находится на среднем расстоянии около 58 млн. км.

Во время солнечной активности некоторые протуберанцы могут достигать поверхности Меркурия. От такого обжигающего действия дневное полушарие планеты нагревается гораздо сильнее. Кроме протуберанцев на планету воздействует солнечный ветер, создаваемый непрерывно пульсирующей короной. Поскольку на Меркурии атмосферы практически нет, то любые вспышки на Солнце, сопровождающиеся «порывами» солнечного ветра, отражаются в виде получения дополнительной энергии. Сила притяжения между планетой и Солнцем постепенно возрастает. Солнце сокращает радиус орбиты Меркурия и его перигелий прецессирует по ходу движения планеты. Фактически возрастает кинетическая энергия в соответствии со вторым законом Ньютона F=m∙a= mv2/R и увеличивается скорость вращения.

Здесь следует обратить внимание еще на один параметр Меркурия, на сильно вытянутую орбиту (эксцентриситет 0,205). Собственно говоря, благодаря такому большому эксцентриситету Леверье и удалось обнаружить аномальное смещение перигелия. В принципе у всех планет перигелий прецессирует, но его заметить весьма сложно у планет, близкой к круговой орбите. Меркурий в перигелии более чем в полтора раза ближе к Солнцу, чем в афелии. По данному параметру Меркурий абсолютный лидер среди всех планет. Почему так вытянута орбита Меркурия? Мои аргументы сводятся к следующему. В периоды высокой активности Солнце буквально накачивает энергией планету, в результате сила взаимного притяжения возрастает, заставляя планету немного приблизиться к Солнцу и увеличить скорость. У планеты увеличивается кинетическая энергия, за счет которой Меркурий в афелии уходит несколько дальше от Светила, а в перигелии приближается, происходит увеличение эксцентриситета. Но Меркурий – это все-таки массивная планета и она, в силу своей огромной инерционности, не может резко поменять параметры своей орбиты, поэтому ее перигелий прецессирует медленно. Если бы на месте Меркурия находился астероид или один из спутников Марса, то удлинение и сжатие эллипса мы могли бы заметить гораздо быстрее, порядка 11 летнего солнечного цикла.

Такое действие сравнимо с маятниковыми часами, если Вы приложите дополнительную силу, приводящую механизм в движение, то маятник качнется с большей амплитудой.

 

Физические параметры Меркурия

 

Следует коснуться магнитосферы Меркурия. До исследований Меркурия космическими аппаратами (КА) "Mariner 10" и "Messenger", предполагалось, что в центре планеты находится большое железное ядро – на его долю приходится 80 % массы. Приборы КА зафиксировали, хотя и слабое, дипольное магнитное поле (100 раз слабее земного) с магнитными полюсами, после чего исследователи стали склоняться к жидкому ядру. Предполагается, что магнитное поле генерируется активным динамо в ядре Меркурия, также как на Земле. По поводу расплавленного ядра у меня нет разногласий с авторитетами, а вот его генерации и слабости могу добавить следующее. Магнитное поле Меркурия формируется не в центре ядра, а на его периферии, на границе расплава и твердого вещества в мантии. И образуется оно не с помощью электромагнитного динамо, а вследствие протекания локальных электрических токов, образуемых разрядами (молниями). Молнии возникают вследствие пробоя накопленных зарядов в процессе трибозарядки в пограничных слоях. О технологии данного процесса можно познакомиться в статьях: «Магнитное поле Земли» и других [8].

Теперь о слабости магнитного поля. Поскольку возникновение магнитосферы связано с суточным вращением планеты (планет), а на Меркурии сутки длятся довольно долго (58, 6 земных суток), то течение (перемещение) магматического вещества внутри планеты также связано с такой периодичностью. Из-за медленного движения магмы генерируется слабый интегрированный электрический ток, и соответствующее магнитное поле. По этой же причине возникают, так называемые «окна» разрывы в магнитосфере Меркурия, которые были обнаружены КА Messenger. Поскольку, наклонение планеты к плоскости эклиптики ссоставляет 7O, то полагаю, магнитные полюса располагаются весьма близко к географическим.

Год на Меркурии длится 1,5 суток. В течение одного года день присутствует на одном полушарии, а на следующий год – на другом. В виду близости к Солнцу, полушарие, обращенное к Солнцу, сильно раскаляется, а другая половина в это время находится в космическом холоде. Отсутствие плотной атмосферы не позволяет компенсировать разницу температур, поэтому на Меркурии экстремальные условия.

Наука утверждает: «Концентрация железа в ядре Меркурия выше, чем у любой другой планеты Солнечной системы» [9]. На мой взгляд, данный посыл не совсем точный и правильный, т.к. плотность Меркурия подсчитана неверно, она завышена, отсюда и такой вывод. Обычно Меркурий сравнивают со спутником Сатурна – Титаном. По размерам спутник превосходит планету, но плотность Меркурия превосходит титановую почти в 3 раза! Это, я считаю, очередное безобразие. (О Титане поговорим несколько позднее, будет отдельная статья), а сейчас определимся с плотностью Меркурия.

Физические параметры [1].

R=57,91 млн. км (5,791·1010м) – среднее расстояние от Солнца

v=47,36 км/с (47360м/с) – орбитальная скорость,

r=2,43937·106 м – радиус,

m=3,33022·1023кг – масса,

V=6,083·1010 км3 – объем,

ρ=5427 кг/м3 – плотность,

g=3,7 м/с2 – ускорение св. падения,

Θ=348 К (75О C) – средняя температура под поверхностью [10]

Определим силу притяжения Меркурия к Солнцу в соответствии с математическим выражением.

Смещение перигелия Меркурия.jpg                                                                                                                                                     (1)

Смещение перигелия Меркурия.jpg(2)

Энергетический коэффициент GSM (для Солнца и Меркурия) будет равен:

Перигелий Меркурия

 

(3)

Заменим G на G в законе всемирного тяготения и решим уравнение относительно массы Меркурия. В расчете используем массу Солнца (MS=1,922·1029 кг) [11].

Меркурий планета

(4)

Перигелий Меркурия

(5)

Отсюда плотность

ρ=M/V=3,227392·1023/6,083·1019 м3=5,3 кг/м3                                                                              (6)

Найдем энергетический коэффициент GM для Меркурия, как отношение его средней температуры к максимально возможной температуре.

 

GM=Θ/Θ max=348/4,3924·1012=7,92·10-11                                                                                     (7)

 

Найдем силу тяжести на поверхности Меркурия.

Перигелий Меркурия

(8)

Подставим новые значения G, массы в формулу  (4) закона всемирного тяготения.

Перигелий Меркурия

(9)

Подставим новое значение массы Меркурия в формулу (1)

Перигелий Меркурия

(10)

Тепловой коэффициент

 

Центростремительная сила, согласно 2-го закона Ньютона, действующая на тело вращения и сила, по закону всемирного тяготения, должны быть равны (формулы 1 и 4). Это равенство сил незыблемо соблюдается при условии, что вычисления ведутся когда вращающиеся тела находятся при одной и той же температуре. Проводя такие расчеты для механизмов, расчетчики даже не задумываются об этом. Но в небесной механике картина несколько иная, все планеты располагаются на громадных расстояниях от Солнца, поэтому находятся под разным тепловым потенциалом. Планеты и звезды связаны между собой не жесткими механическими тягами, а гравитацией, которая зависит от энергии гравитирующих тел. Планеты, находящиеся ближе к звезде, нагреваются сильнее и притягиваются сильнее, а планеты, удаленные от Солнца, получают энергию меньше, поэтому гравитационная постоянная в законе всемирного тяготения не может быть константой. Аналогичная ситуация возникает с законами Кеплера и со 2-м законом Ньютона, где таковой коэффициент вообще отсутствует, точнее, по умолчанию он равен единице. На самом деле он не равен единице, а зависит также от энергии (температуры) вращающихся по орбитам планет или спутников. Поэтому при расчетах возникают разные значения силы, как в случае с Меркурием (значения 9 и 10). В связи с этим в формулу (1) необходимо вводить поправочный коэффициент, который определяется эмпирически для каждой планеты. Например, для Меркурия он равен 1,031, для Венеры 1.074 и т.д. Данный коэффициент вычисляется, как отношение значений (9) и (10). Для планет за орбитой Земли данный коэффициент меньше единицы.

По умолчанию, т.е. когда температура Меркурия была бы равна земной (293 К), этот коэффициент равен единице. Но когда температуры небесных тел отличаются, то необходимо его вводить для стыковки результатов по формулам (1) и (4).

Перигелий Меркурия

(11)

Перигелий Меркурия

Для сравнительного анализа сведем вновь полученные физические параметры и справочные параметры Меркурия в таблицу.

 

Меркурий

 

Масса, М (кг) Энергетический коэффициент, GМ Ускорение своб. падения, g (м/с2) Плотность, ρ (кг/м3)
Параметры новые  

3,22739·1023

 

7,92·10-11

 

4,2944

 

5300

Параметры

справочные

 

3,33022·1023

G (Нм2/кг2)

6,67·10-11

 

3,7

 

5427

 

Смещение перигелия Меркурия в очередной раз доказывает, что закон всемирного тяготения нарушается, т.к. это частный закон для одной температуры взаимодействующих тел. Постоянная гравитации – есть величина переменная! Постоянная гравитации – это энергетический коэффициент пропорциональности, он растет с увеличением температуры гравитирующих тел.

В статье: «Марс планета» было указано, что «Марс превосходит Меркурий по объему в 2.7 раза, а его масса превосходит меркурианскую только в 1,9 раза». Это явное несоответствие, поэтому приведем это к нормальному виду. В результате деления масс получим значение

8,996152·1023/3,22739·1023=2,78 раза.

 

Источники
  1. Википедия, Смещение перигелия Меркурия, / URL: https://goo.gl/yH1Nv3
  2. Ершов Г.Д., Закон всемирного тяготения, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/zakon-vsemirnogo-tyagoteniya.html#more-2040
  3. Роузвер Н.Т., Перигелий Меркурия от Леверье до Эйнштейна, пер. с англ. Расторгуева А.С., Мир, М. 1985
  4. NASA, MESSENGER / URL: http://solarsystem.nasa.gov/galleries/ready-to-move
  5. Ершов Г.Д., Гравитационная постоянная – величина переменная, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/gravitacionnaya-postoyannaya-velichina-peremennaya.html
  6. Hecht Jeff, Science: Fiery future for planet Earth, New Scientist, 1994 / URL: https://www.newscientist.com/article/mg14219191-900-science-fiery-future-for-planet-earth/
  7. Neal Adams - Science: 01 - Conspiracy: Earth is Growing! / URL: https://www.youtube.com/watch?v=oJfBSc6e7QQ
  8. Ершов Г.Д., Магнитное поле Земли, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/zemlya/magnitnoe-pole-zemli.html
  9. Википедия, Меркурий / URL: https://goo.gl/dBuBJC
  10. Что есть что. Планеты. Меркурий, М., Слово/Slovo, 2000
  11. Ершов Г.Д., Масса Солнца, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/massa-solnca.html#more-2265

 

Назад  Вперед

2 комментария

  1. Александр:

    Эллипсовидный характер орбиты тела — а других в природе нет вообще — прямо говорит о том что тело движется с ускорением относительно центра тяготения. Школьная истина, и вопрос лишь в знаке ускорения: от центра как активно растущие по массе и светимости планеты или к нему как кометы-астероиды и прочий обломочный материал не имеющий собственной силы тяжести. Из первого, кстати, следует что перигелии планет всегда движутся навстречу движений планет по простой причине удлинения их орбит и периода обращения. Соответственно — приведённое на картинке характерно для мусора Солнечной системы, но никак не для активного тела звёздной природы обладающего собственной силой тяжести уже из-за его сферической формы.

  2. Gennady Ershov:

    «Школьная истина, и вопрос лишь в знаке ускорения: от центра как активно растущие по массе и светимости планеты или к нему как кометы-астероиды и прочий обломочный материал не имеющий собственной силы тяжести. Из первого, кстати, следует что перигелии планет всегда движутся навстречу движений планет по простой причине удлинения их орбит и периода обращения. Соответственно — приведённое на картинке характерно для мусора Солнечной системы, но никак не для активного тела звёздной природы обладающего собственной силой тяжести уже из-за его сферической формы».
    ————————————-
    По Вашей логике, если космонавты выбросят за борт МКС яблоко и банан, то яблоко будет притянуто Землей, а банан (несферической формы) — нет.
    Что касается рисунка. Если за один оборот перигелий смещается на 0,103 угловых сек., то как по Вашему я должен был наглядно это отобразить?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.