Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы

Курков А.А.

Экспериментальная работа представлена с целью описания характеристик Солнечной системы с помощью существующих теорий. Числовые данные взяты из Интернета, теория – из электронных энциклопедий. Результаты исследований показали, что современная форма уравнений Дж. Максвелла позволяет вычислить отсутствующие фундаментальные константы и описывать гравитон подобно фотону. Закон всемирного тяготения И. Ньютона часть современной формы уравнений Дж. Максвелла – теперь гравитационной теории поля. «Квантово-волновые» свойства гравитона позволяют строить теорию Солнечной системы подобно стационарному уравнению Э. Шрёдингера. В статье формулы используются в чрезвычайных случаях, но графики и математическая статистика к ним широко используется. Рисунки и статистика наглядно демонстрируют силу теоретических законов. Предложенная теория показывает случайное совпадение, и ограниченность эмпирического правила Тициуса-Боде.

Статья в формате PDF

407 KB

Эта статья представляет собой индивидуальное экспериментальное исследование, в котором наблюдательные данные по солнечной системе взяты из Интернета, а теории - из электронных энциклопедий. Цель работы состоит в поиске теорий способных объяснить устройство солнечной системы на современном уровне знаний. На сегодняшний день известны все планеты солнечной системы, параметры которых вычислены и измерены с высокой степенью точности. В подходах к описанию солнечной системы обычно применяются либо механистические модели, в которых «тело» движется в «пространстве», либо квантовые модели, построенные на основе аксиом.

Уравнения Дж. Максвелла изменили понимание природы взаимодействия. В терминологию физики вошло понятие «зарядов», которые взаимодействуют между собой носителями «поля» - волнами, распространяющимися с конечной скоростью. Дальнейшее развитие физики пошло в направлении исследования фотонов, атома, а с открытием Л. де Бройлем дуализма волна-частица сразу перескочило на квантовые явления, не разобравшись в природе дуализма. Можно переписать уравнения Дж. Максвелла, заменив в них электромагнитные обозначения гравитационными, но им следует придать физический смысл и найти экспериментальное подтверждение, чтобы новая теория начала реально описывать наблюдения. Эксперименты по измерению «магнитной» гравитационной константы проводились, но на основе механистических взглядов и к изменению нашего понимания природы не привели.

Если в качестве модели гравитационного взаимодействия принять взгляды Дж. Максвелла, то получим, что космические тела (в данном случае гравитационные заряды) действуют друг на друга с конечной скоростью носителем взаимодействия - гравитонами. Так как планеты движутся по круговым орбитам (движение с ускорением), то (аналогично атому) необходимо постулировать «квантовость» солнечной системы, то есть невозможность излучать космическими телами свободные гравитоны. Решения стационарного уравнения Э. Шрёдингера предусматривают квантование энергетических уровней (n), момента импульса (ℓ) и проекции момента (m). Воспользуемся данными табл. 1 и представим их зависимостью угла наклона экватора планеты к плоскости её орбиты (столбец 6) от квантового числа k (столбец 3) (рис. 1). Квантовое число k отличается от квантовых чисел атома и получено следующим образом:

• Юпитер находится в основном энергетическом состоянии солнечной системы: n = 1, ℓ = n - 1 = 0, m = 2∙ℓ + 1 = 1. Следовательно, в этом состоянии находится одна планета с наклоном экватора к плоскости орбиты - 0°. Число k = n∙m = 1.
• В следующем энергетическом состоянии n = 2, ℓ = n - 1 = 1 находится
  m = 2∙ℓ + 1 = 3 планеты с наклоном экватора: Сатурн - 30° (m = 1), Уран - 90° (m = 2), Нептун - 150° (m = 3) (поэтому спутник движется против вращения планеты). Число k принимает значения:
  Сатурн - k = n∙m = 2∙1 = 2, Уран - k = n∙m = 2∙2 = 4, Нептун - k = n∙m = 2∙3 = 6 (см. табл. 1).

Таблица 1

Сравнение с расчётом данных средних радиусов орбит и наклонов экватора всех планет солнечной системы и Плутона

Рис. 1. Зависимость угла наклона экватора планет-гигантов к плоскости орбиты (точки) от числа k. Сплошная линия - регрессия
(R² - коэффициент детерминации).
Теория - мелкий пунктир

Рис. 1 демонстрирует силу закона (коэффициент детерминации объясняет 99,5 % информации заложенной в исходных данных), но эмпирическая регрессия имеет небольшое систематическое отклонение. Возможно, это связано с тем, что плоскости орбит планет-гигантов имеют отклонения до нескольких градусов от плоскости эклиптики (связанной с Землей), но может объясняться и малой статистикой (всего 4 точки).

Планеты земной группы отделены от планет-гигантов поясом астероидов, явно отличаются от них по характеристикам и их суммарная масса в несколько раз меньше массы Урана или Нептуна. В этом случае можно предположить, что планеты земной группы находятся в области интерференции основной гравитационной волны Солнца (которая отвечает за орбиту Юпитера: λ₀ = R_Ю). Следовательно, радиусы орбит этих планет должны удовлетворять уравнению: R_i = k∙λ₀ = λ₀/(2∙ℓ + 1), здесь ℓ = 1, 2, ... - порядок интерференции. Соответствующие значения k для планет земной группы представлены в табл. 1 (столбец 3) из которых видно, что для Меркурия последовательность нарушена. Это можно объяснить тем, что в область периода гравитационной волны, удерживающей планету на орбите, попало несколько порядков интерференции ℓ = 4-8, например. Для того чтобы убедиться, что число k имеет силу закона, построим график зависимости средних радиусов орбит всех планет и Плутона табл. 1 (столбец 2) от числа k (столбец 3) (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость среднего радиуса орбиты планеты (точки) от числа k. Регрессия проведена через начало координат

Для того чтобы понять физический смысл и вычислить численные характеристики носителя гравитационного взаимодействия - гравитона, воспользуемся смыслом уравнений Дж. Максвелла. По аналогии с формулой для скорости света запишем уравнение для скорости «распространения» гравитонов:

где G_K - «магнитная» гравитационная константа и G_N-K - существующая гравитационная константа Ньютона-Кавендиша. С учётом принятого здесь обозначения «магнитной» гравитационной константы длина волны гравитона основного энергетического состояния солнечной системы будет равна:

,

где M₀ - масса Солнца. Поскольку Юпитер находится в основном энергетическом состоянии, то средний радиус его орбиты, скорость движения и период обращения вокруг Солнца равны соответствующим параметрам основного гравитона. Отсюда следует, что график пятен на Солнце (чисел Вольфа) объясняется излучением гравитонов Солнцем, а не влиянием на него Юпитера, например. Слово «распространяется» взято в кавычки, потому что физический смысл гравитона - это пространство, которое (как отмечалось выше) не может распространяться свободно в виде волны («кусок свободно летящего в пространстве пространства» звучит как-то фантастически и непривычно). Аналогия гравитона с фотоном свидетельствует о том, что гравитационная волна состоит из двух взаимно перпендикулярных плоских волн. Если в одной из «ям» основной волны находится Солнце, то в другой «яме» Юпитер. Перпендикулярная часть гравитона в области планеты обеспечивает ей стабильное движение (и существование) благодаря равенству касательной скорости и скорости притяжения (а не только притяжения, которое обеспечивается законом Всемирного притяжения). Если рассмотреть «верхушку» волны на половине радиуса орбиты Юпитера, то перпендикулярная составляющая волны в этом случае обеспечивает стабильное существование распределённого материала, то есть пояса астероидов (и колец вокруг планет). Таким образом, закон Всемирного тяготения И. Ньютона (как и закон Кулона для электромагнитных уравнений) является только частью гравитационной теории поля по Дж. Максвеллу.

Сравним полученные результаты с правилом Тициуса-Боде.

В 1766 г. немецкий учёный И. Тициус фон Виттенберг предложил эмпирическую формулу, описывающую известные к тому времени средние радиусы орбит планет Солнечной системы от Меркурия до Сатурна (имелся лишь пропуск на месте пояса астероидов): R_n = 59,84 + 44,88∙2n, где R_n - средний радиус орбиты планеты в млн. км, n = - ∞, 0, 1, 2, 3, ... (см. табл. 2). В дальнейшем немецкий астроном И. Боде, восхищаясь правильностью в расстояниях планет, стал пропагандировать правило Тициуса. Теперь оно называется «правилом Тициуса-Боде». С открытием Урана, орбита которого достаточно точно легла на предсказанную последовательность, появился интерес к правилу Тициуса, и Боде призвал начать поиски недостающей планеты между Марсом и Юпитером (табл. 2, n = 3). В предсказанном месте была обнаружена Церера, что вызвало доверие астрономов к правилу. Никакого теоретического обоснования правило Тициуса-Боде на сегодняшний день не имеет, но косвенную пользу науке принесло благодаря открытию Цереры и Урана.

Таблица 2

Сравнение расчётных значений средних радиусов орбит планет по правилу Тициуса-Боде с наблюдением

С позиций устройства солнечной системы, данного в настоящей статье, правило Тициуса-Боде носит случайный характер и не является законом, так как оно:

• противоречит законам Кеплера и Ньютона (правило начинает отсчёт с орбиты Меркурия, а должно от Солнца в силу центрального действия гравитации);
• не объясняет орбиты Меркурия, Нептуна, и пояса астероидов (и колец вокруг планет).

Случайность правила Тициуса-Боде связана с рядом причин:

• правило получено для ограниченного количества планет, так как в то время были известны не все планеты;
• отношения средних радиусов орбит для пояса астероидов, Юпитера, Сатурна и Урана кратно 2 и имеет своё объяснение, предлагаемое в данной статье;
• для планет земной группы отношение средних радиусов орбит также близко 2, как результат интерференции;
• нормировка зависимости на средний радиус орбиты Земли без учёта различий планет-гигантов и планет земной группы.

Правило Тициуса-Боде следует рассматривать как эмпирическую математическую регрессию, построенную на ограниченном количестве точек. С момента своего открытия оно трактовалось с механистических взглядов на гравитацию. Оно не объясняет пояс астероидов (и колец планет), разницы параметров планет-гигантов и планет земной группы, пространство - как носитель гравитационного поля, волновые свойства пространства и другое.

В данной статье задача многих тел решается благодаря тому, что вокруг Солнца формируется предопределённый профиль пространства (зависит от массы космического тела), в котором существует строго определённая планетная система (в том числе по массам планет). Это отличается от формулировки по И. Ньютону, когда массы взаимодействующих тел произвольны, и ближе к формулировке И. Кеплера, когда имеется преобладающий центр тяготения. В данной статье предполагается (подробней рассмотрено в другой статье) строгая иерархия всех масс Вселенной (включая элементарные частицы), которая связана с константой структуры K = C/VG. Здесь C - скорость света в вакууме. По этой причине истинными спутниками Солнца являются планеты-гиганты, так как их массы кратны массе уровня M_L = M₀/K (масса Юпитера равна 22M_L, Сатурна - 6M_L, Урана и Нептуна по ML). Сумма масс всех планет земной группы должна быть меньше M_L, так как они являются интерференцией основной гравитационной волны Солнца. Массы спутников планет подчиняются общему правилу иерархии масс, но расчёт их орбит и масс сложнее из-за интерференции гравитационных волн.

Носителем электромагнитного взаимодействия может быть квант - фотон, или электромагнитная волна. Аналогичные проявления можно наблюдать и в гравитации, и связаны они с понятием «спин». «Константу гравитационного излучения» k по аналогии с константой Планка запишем:

и вращение планеты:

где m - «спин».

Гравитационные «квантовые» числа k (см. табл. 1) и m («спин») отличаются от квантовых чисел принятых в квантовой механике, но они имеют место быть и в их физическом смысле ещё предстоит основательно разбираться.

Библиографическая ссылка