О гравитации и движении тел Вселенной
Кузнецов А. И., Кузнецов А. Р.
Закон всемирного тяготения, описывающий гравитационное взаимодействие тел в рамках классической механики был открыт Ньютоном и опубликован в 1687 году.
Однако, по существу, эта модель была чисто математической, так как не объясняла физическую сущность процесса тяготения. Оставался ряд неясных вопросов: главный из них это необъяснимость его действия на больших расстояниях. Было непонятно, каким образом сила притяжения быстро передавалась через совершенно пустое пространство.
Со времен Ньютона и до наших дней никто не смог описать механизм тяготения. Было сделано много попыток объяснить механизм, на основании которого осуществляется это взаимодействие. При желании, с наиболее известными из них можно ознакомиться в интернете. Мы на них не будем останавливаться. Скажем только, что все они были признаны несостоятельными. Всегда находились возможности доказать их нереальность.
В настоящее время также не удается свести тяготение к другим силам. Гравитация — единственное из фундаментальных взаимодействий, для которого пока ещё не построена непротиворечивая теория. Ни проявлением электричества или чего-либо другого тяготение не объяснишь. Так, что до сих пор нет иной модели для теории гравитации, кроме математической. Правда, за более чем 300 лет, прошедшие после публикации закона, было обнаружено, что математическая модель гравитации внутренне противоречива. Она приводит к парадоксальному выводу о том, что тела под действием собственной силы тяжести должны неудержимо сжиматься. Если бы это имело место в природе, то не было бы никакого развития, а произошло, как это отмечают, но нигде не афишируют ученые, схлопывание, т.е. полное исчезновение материи [1, с. 1].
Это следует из математического описания этого закона: при сближении материальных частиц (тел) и уменьшении расстояния между ними сила притяжения должна резко возрастать до бесконечности. Гравитационный парадокс, или парадокс Неймана — Зелигера, оказался самым серьёзным затруднением теории тяготения Ньютона. Обсуждение этой темы сыграло значительную роль в осознании научным сообществом того факта, что классическая теория тяготения непригодна для решения космологических проблем [2, с. 531 — 532].
Учитывая, что только этим свойством модели, при введении специальной оговорки по ограничению действия силы тяготения, можно объяснить большинство существующих спорных положений современной физики: Теория Большого Взрыва, теория образования звезд (простых и нейтронных), теория гравитационного коллапса, наличие черных дыр и прочее, никто не торопится от нее отказываться. Однако, существует большое количество высказываний видных ученых о несовершенстве используемой формулы тяготения и ее непригодности [3, с. 15 — 17].
В тоже время, начиная со второй половины XX века, астрономы стали находить другие свидетельства того, что огромные звездные скопления нарушают закон Ньютона: вместо того, чтобы сжиматься, Вселенная расширяется. Наиболее распространенная гипотеза, объясняющая «неправильное» поведение галактик, предполагает, что закон Ньютона не нарушается, а наблюдаемое отклонение от закона объясняется наличием темной материи и темной энергии. Они ответственны за расширение галактик, хотя до сих пор никто не может, их обнаружить и объяснить, что они из себя представляют.
По нашему мнению, движение галактик и других космических тел, т.е. расширение Вселенной осуществляется за счет потоков звездного ветра в смеси с газами и космической пылью извергаемых из суперзвезд.
Наряду с этим существуют высказывания о том, что гравитация имеет совершенно другую природу. В реальности физического процесса беспричинного притягивания тел друг к другу нет. Соответственно, нет и не может быть корректного математического описания этого процесса. В качестве доказательства своей правоты приводятся многочисленные примеры, как лабораторных исследований, так и случаев, наблюдавшихся в реальной жизни [4, с. 1].
Приведем два из них:
1. В середине февраля 2000 года американцы сделали попытку вывода искусственного спутника на орбиту вокруг астероида Эрос. Они подогнали космический зонд NEAR достаточно близко к астероиду, уровняли скорости и стали ждать, когда спутник мягко притянется тяготением астероида. Однако, несмотря на несколько попыток, никакого притяжения между зондом с массой 805 кг и астероидом массой более 6 триллионов тонн обнаружить не удалось.
2. Следующую попытку повторить эксперимент с астероидом предприняли японцы. Они выбрали астероид под названием Итокава, и направили 9 мая 2003 года к нему зонд под названием Хаябуса («Сокол»). В сентябре 2005 года зонд приблизился к астероиду на расстояние 20 км. Однако, данный эксперимент также закончился неудачей: они не смогла обнаружить никакого притяжения между зондом массой 510 кг и астероидом массой 35 000 тонн.
В отличии от существующей формулы закона Ньютона, при рассмотрении космических тел Вселенной, вероятно следует рассмотреть и учесть основные факторы, влияющие на движение тел в средах различной плотности, с учетом скорости, направления и характера их движения. Рассмотрим основные факторы, влияющие на движение тел:
1. Многочисленными опытами и случаями из жизни доказано, что масса тела не является определяющим фактором направления его движения. Так в земных условия, одни и те же тела, одной и той же массы могут двигаться в различных направлениях. Сложенные в корзину оболочка воздушного шара вместе с баллоном сжатого газа (гелий, водород), при сбрасывании с высоты в слое атмосферы упадут на землю. Та же оболочка, заполненная газом из баллона, сможет поднять с земли вверх корзину вместе с баллоном из-под газа.
2. Из приведенного примера следует, что в земных условиях направление движения тел существенно зависит как от плотности тела, так и плотности среды, в которой оно находится. Тело движется вниз, когда его удельная плотность больше, чем у среды, в которой оно находится, и поднимается в верх, если наоборот.
3. Однако предыдущее утверждение не всегда оказывается верным. Знание данных только одной плотности так же еще не позволяет делать вывод о направлении движения тела. Значительное влияние на направление движения тела и силу взаимодействия оказывает направление и скорость движения среды, в которой тела взаимодействуют. Так вихрь или торнадо могут поднять в воздух предметы, плотность которых в обычных условиях значительно превышает его собственную.
4. Другим противоречием обладает влияние тел одинаковой массы и плотности на скорость их движения. Доказано, что значительное влияние на скорость движения тела оказывает его форма. Более легкое тело может двигаться с большей скоростью, чем более тяжелое. Так уложенный в мешок парашют будет падать с высоты с большей скоростью, чем, когда с той же высоты, тот же парашют спускается вместе с парашютистом или грузом, вес которых может значительно превышать его собственный вес.
Таким образом, как видно из приведенных примеров, для полноты картины направления движения тел, недостаточно знания только одной информации о массе тел и расстоянии между ними.
Поэтому, для учета всех перечисленных особенностей поведения тел, необходима формула, учитывающая плотности и скорости тела и среды, в которой оно движется, а также форму и размеры тела, для учета сопротивления его движению в данной среде. Знак перед этим показателем будет характеризовать направление движения тела. Плюс будет свидетельствовать о том, что тело движется в данной среде, а минус – наоборот, что тело движется под действием среды, в которой оно находится.
Таким образом, из всего выше сказанного следует, что гравитационное взаимодействие между телами не учитывает всего выше перечисленного многообразия свойств. Тогда возникает новый вопрос: за счет чего осуществляется взаимодействие тел на земле и в космическом пространстве? Очевидно, основным фактором этого, если исключить электромагнитное взаимодействие, остается механическое воздействие, в основе которого лежит движение тел и среды, в которой они находятся, под действием причин, вызывающих это движение.
Для ясности постараемся разобраться во всем с самого начала, т.е. не будем витать в облаках, а опустимся на Землю. Как известно, она окружена воздушной оболочкой, называемой атмосферой. Каждый горизонтальный слой атмосферы сжат весом верхних слоев. Поэтому давление в нижних слоях атмосферы больше, чем в верхних. Это связано с тем, что газы под воздействием давления могут сильно уменьшить свой объем.
Очевидно, что причиной падения яблока, согласно существующей легенды, а также всех других аналогичных случаев, явилось не наличие Земного притяжения (гравитации), а общеизвестное давление на яблоко выше расположенного столба воздуха (атмосферы). Известно, что все, расположенные на Земле, предметы, в том числе и водные бассейны (моря, океаны и т.д.), испытывают это давление, которое удерживает их на поверхности. Равноускоренное падение тел в атмосфере, вызвано непрерывно увеличивающимся над ними весом столба воздуха, по мере их приближения к земле.
Можно сказать, что именно этим объясняется действие закона тяготения и различие значений ускорения свободного падения в атмосфере звезд, Земли и других планет. Это и есть объяснение физической сущности и механизма закона тяготения. За пределами атмосферы этот закон не действует. Этим объясняется наличие там тел в состоянии невесомости.
Очевидно, именно отсутствие атмосферы вокруг астероидов послужило причиной неудачных попыток американцев и японцев в приведенных выше примерах с использованием их зондов.
Закономерным является вопрос: «За счет чего, если не гравитации, образуется атмосфера и удерживается вблизи поверхности звезд, Земли и других планет?».
На основании имеющихся научных данных, можно с уверенностью сказать, что атмосфера космических тел – это совокупность продуктов:
— выделяемых ими из недр (вулканами, гейзерами и т.д.) и звездный ветер;
— явлений и процессов, наблюдающихся на их поверхности (пыльные бури, вихри, ветра и т.п.);
— обменных процессов (испарения воды и выпадение осадков, перемещения облаков и т.д.);
— выбросов производственных процессов (добычи и переработки ископаемых);
— жизнедеятельности людей и животного мира (вдыхание кислорода и выдыхание углекислого газа), растительного фотосинтеза (поглощение углекислого газа и выделение кислорода).
К основным факторам, способствующим удержанию атмосферы очевидно можно отнести следующие: воздействие звездного ветра, суточные колебания температуры окружающей среды, наличие электромагнитных полей, водных бассейнов, растительности, естественный рельеф поверхности и искусственные высотные сооружения.
Другой, не менее важный вопрос: «Чем, если не гравитацией, объясняется обращение планет вокруг Солнца, их вращение вокруг собственной оси, спутников вокруг планет и полет искусственных спутников Земли?».
Основой этих процессов, согласно нашим гипотезам, является извержение по конической спирали потоков солнечного ветра из жерла вулкана (Солнца), расположенного на поверхности суперзвезды, что достаточно подробно описано в источнике [5, с. 4]. Расположение спутников вблизи экватора и направление их движения обусловлено касательным воздействием внешнего и внутреннего спиральных потоков.
В случае отсутствия гравитационных сил, расположение орбит планет в солнечной системе можно объяснить уравновешиванием подъемной силы потока солнечного ветра на внешней стороне конуса, сопротивлением встречного потока, опускающегося по внутренней поверхности конуса. Учеными давно доказано, что движущееся навстречу потоку тело должно испытывать спереди избыточное давление со стороны этого потока, что должно привести к его постепенному торможению и последующей остановке. Распределение планет по орбитам на различном расстоянии от Солнца обусловлено отличием их размеров и удельной плотности.
Таким образом, согласно предлагаемой гипотезе и проведенного анализа имеющихся результатов исследований установлено:
— причиной падения тел в условиях атмосферы планет и звезд является не наличие притяжения (гравитации), а общеизвестное давление на них выше расположенного столба атмосферы;
— движение галактик и других космических тел, т.е. расширение Вселенной осуществляется за счет потоков звездного ветра в смеси с газами и космической пылью извергаемых из суперзвезд;
— для оценки движение космических тел во Вселенной необходимо учитывать плотность, направление движения и скорость тел и среды, в которой они движутся, а также форму и их размеры.
1. Фундаментальная физика. Исследования в области теоретической физики. Закон гравитации. [Электронный ресурс] – URL: http://fphysics.com/o_gravitacii. [Дата обращение 18.02.2020].
2. Новиков И.Д. Гравитационный парадокс // Физическая энциклопедия (в 5 томах) / Под редакцией акад. А. М. Прохорова. — М.: Советская Энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 531 – 532.
3. Богословский М.М. Закон Всемирного притяжения нуждается в пересмотре // Атомная стратегия – XXI, январь 2016, № 109. – С.15-17.
4. Дмитрий Байда, 26 сентября 2014. Гравитация – это совсем не «Закон всемирного тяготения». [Электронный ресурс] – URL: http://ru-an.info/ [Дата обращение 18.02.2020].
5. Кузнецов А.И. Движение и вращение планет и звезд // Материалы Международной научно-практической конференции «ХI Торайгыровские чтения». – Павлодар, 2019. – Т. 4. – С. 3 – 8.
Источник
Что такое гравитация и как она работает?
Латинское слово gravitas означает вес и дает нам слово «гравитация», которое является силой, которая дает объектам их вес. Это также корень слова «гравитировать», которое описывает то, что делает гравитация: заставляет объекты притягиваться друг к другу. Это то, что удерживает людей на Земле и держит Землю на своем месте в Солнечной системе. Хотя древние философы задавались вопросом, почему объекты падали столетия назад, у ученых до сих пор остаются вопросы о том, как действует гравитация и сегодня.
Что такое гравитация?
Проще говоря, гравитация — это сила, которая притягивает два тела друг к другу. Все, что имеет материю, то есть все, к чему можно прикоснуться, имеет гравитационное притяжение. Это включает в себя яблоки, людей и Землю. Несмотря на термин невесомость, невозможно избежать гравитационных сил. Космонавты все еще подвержены воздействию гравитации, но они движутся так быстро, что не приближаются к центру планеты и находятся в постоянном состоянии свободного падения.
Гравитация, масса и расстояние
Степень гравитации любого объекта пропорциональна массе объекта. Объекты с большей массой имеют большую гравитацию. Поскольку Земля является самым крупным и ближайшим объектом вокруг, все притягивается к ее гравитационному притяжению, а это означает, что яблоки падают на землю, а не притягиваются к голове человека.
Расстояние также влияет на гравитацию. Если объект находится далеко, то гравитационное притяжение слабее. Например, в космосе есть точка, где притяжение Марса становится сильнее притяжения Земли.
Фундаментальные силы во Вселенной
По мнению физиков, четыре фундаментальные силы Вселенной — это гравитация, электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. Силы изменяют движение объекта, и эти четыре фундаментальные силы определяют, как все во Вселенной взаимодействует. Гравитация — самая слабая сила, но она наиболее легко видима и оказывает наибольшее влияние на крупномасштабном уровне. Это не только причина, по которой люди могут ходить по Земле, но и удерживает планеты, вращающиеся по орбите вокруг Солнца, и Солнце на своем месте в галактике.
Древняя история гравитационной теории
Древние греки верили, что сила, притягивающая предметы к Земле, была внутренней тяжестью, а не внешней силой. Тяжелые люди естественным образом притягиваются к Земле, в то время как легкие языки пламени прыгают к небу. Напротив, индийские ученые, в частности Арьябхата, говорили, что некая сила удерживает объекты на Земле, хотя его теория помещает Землю в центр вселенной. В 600-х годах н. э. математик Брахмагупта был первым, кто описал гравитацию как силу притяжения.
Гравитационная теория эпохи Возрождения
Говорят, что Галилей бросал предметы со стороны падающей Пизанской башни, чтобы наблюдать, что происходит, когда они падают. Независимо от того, была ли задействована башня или нет, Галилей обнаружил, что все объекты имеют тенденцию ускоряться с одинаковой скоростью при падении. Другие ученые основывались на своей работе, а Гримальди и Риччоли вычислили гравитационную постоянную. Другие работы по гравитации сосредоточены вокруг астрономии и Иоганна Кеплера, построенного на этих теориях для расчета орбит известных планет.
Закон всемирного тяготения
Другая легенда о гравитации гласит, что Исаак Ньютон был поражен падающим яблоком и понял, что должна быть сила, заставляющая вещи падать на землю. Он написал уравнение, в котором описывается сила гравитации, показывающее, что чем массивнее объекты, тем больше сила притяжения между ними. Оно также показало, что чем дальше они находятся, тем слабее тяга. Некоторые планеты двигались так, что не могли объяснить это уравнение, но по большей части оно существовало веками.
Эйнштейн и общая теория относительности
Теория общей относительности Эйнштейна изменила взгляд физиков на гравитацию. Считается, что воздействие гравитации вызвано не силой, а кривой в пространстве-времени, которая возникает вокруг крупных объектов, а скорее похожа на шар для боулинга, сидящий на батуте. Эта теория объяснила странную орбиту Меркурия и установила ньютоновскую гравитацию на его голову, поскольку гравитация больше не была силой, а следствием геометрии.
Что делает гравитация?
Гравитация оказывает несколько воздействий на реальный мир. Помимо того, что гравитация не только удерживает предметы на земле, но и придает им вес. Объекты меньше весят на планетах с меньшей гравитационной тягой. Гравитация Луны — это сила, которая создает океанские приливы. Гравитация также удерживает Землю на комфортном расстоянии от Солнца и удерживает атмосферу на месте, давая всем живым существам воздух, пригодный для дыхания, и защищая их от солнечного излучения.
Гравитация и сотворение Вселенной.
Гравитация также является существенным элементом в создании Вселенной. Газы, существующие во Вселенной, притягиваются друг к другу под действием гравитации и объединяются в крупные объекты, в том числе звезды и планеты. Некоторые исследователи считают, что именно гравитация стабилизировала частицы после Большого взрыва, остановив коллапс Вселенной. Гравитация притягивает солнечные системы друг к другу, образуя галактики, и как таковая является основополагающим элементом в создании Вселенной.
Гравитация и научные исследования
Научные исследования в области гравитации будут продолжаться и в будущем. Теория относительности объясняет некоторые аномалии в ньютоновской гравитации; во Вселенной все еще есть тайны, которые ученые не могут объяснить. Гравитация не вписывается в теорию квантовых полей, и ученые до сих пор исследуют, как она соединяется с другими фундаментальными силами. Исследования гравитации также имеют более практическое применение. Космические аппараты НАСА отслеживают изменения гравитации Земли, что помогает ученым отслеживать изменения уровня моря и земной коры.
Источник