Циклы, протекающие в пространстве и во времени - Турчанинова Валентина Григорьевна - Страница 16

Говоря другими словами, эллипс, в отличие от окружности, имеет два фокуса. Чем дальше фокусы друг от друга, тем эллипс вытянутее. Если фокусы сближаются и совпадают друг с другом, то эллипс превращается в окружность. Современные астрономы установили, что в настоящее время фокусы земного эллипса постепенно сближаются, и орбита Земли приближается к форме окружности.

Современные исследователи увязали изменение формы земной орбиты с прецессией и нутацией и установили, что периоды в 100000 лет примерно в два с половиной раза длиннее полного периода нутации (41 тысячи лет) и в четыре раза длиннее полного периода прецессии (26 тысяч лет).

Трудно поверить, но эти астрономические истины, к которым современные ученые пришли сравнительно недавно, были известны задолго до нашего времени. Древние ученые тоже увязали осевое движение Земли с орбитальным, но сделали это по-своему. Результатом увязки двух движений Земли стал еще один круг времени (рис. 11). Круг времени, изображенный на рисунке 11, счисляет продолжительность одного полного оборота плоскости земной орбиты вокруг Солнца. В последовательной цепочке, состоящей из связанных между собой кругов времени, данный круг занимает пятое порядковое место. Пятый цикл – это заключительный цикл Земли, включающий в себя практически все циклы, данные Земле природой.

Пятый цикл показывает, что со временем орбитальное движение Земли, аналогично осевому движению, усложняется и характеризуется двумя составляющими: периодическими изменениями формы земной орбиты, сходными по своему физическому смыслу с длиннопериодными колебаниями в горизонтальной плоскости – орбита то вытягивается вдоль большой оси, то сжимается, и круговращениями плоскости земной орбиты вокруг Солнца. Причина сложного орбитального движения Земли та же самая, что и причина сложного осевого движения Земли, и кроется она в лунно-солнечном притяжении.

Как уже говорилось, первая составляющая сложного орбитального движения Земли была открыта довольно давно. Еще Кеплер в свое время обратил внимание на то, что в движениях Юпитера и Сатурна наблюдаются неправильности, которые не поддаются объяснению. Позже многие исследователи доказали, что орбита Юпитера со временем уменьшается, а орбита Сатурна – увеличивается.

Рис. 11. Пятый круг времени для счисления продолжительности одного полного оборота плоскости земной орбиты вокруг Солнца.

С открытием закона всемирного тяготения Ньютона удалось выяснить причину неправильностей, обнаруженных в движениях планет. Сегодня мы точно знаем, что отклонения от движения вызваны взаимным притяжением планет.

Систематические наблюдения искусственных спутников Земли выявили очень интересные особенности в их движении. От приданной начальной скорости орбита спутника обычно эллиптическая. Но со временем, в результате возмущающих сил – силы земного притяжения, силы торможения, возникающей вследствие сопротивления разряженной среды, сквозь которую пролетает спутник, силы давления солнечного излучения (солнечного ветра) и т. д. – форма орбиты спутника меняется: эллиптическая приближается к круговой. Кроме этого, плоскость спутниковой орбиты медленно, но вполне регулярно поворачивается вокруг оси вращения Земли.

Но самым ярким и доступным примером во все времена при изучении движения небесных тел является естественный спутник Земли – Луна. Под влиянием Солнца и Земли движение Луны имеет ряд осложнений. Осложнения наблюдаются как в осевом движении Луны, так и в орбитальном.

Астрономы установили, что под взаимным влиянием Солнца и Земли ось вращения Луны отклонилась от вертикальной оси – перпендикуляра, восстановленного к плоскости лунной орбиты, и покачивается из стороны в сторону. Так, если ось Луны не перпендикулярна к плоскости лунной орбиты, то в силу вступает закон механики, согласно которому ось Луны совершает сложное осевое движение, которое подразделяется на небольшие колебания (нутацию) и кругообразные перемещения (прецессию). Однако об этом очевидном факте информации нет.

Наблюдаются осложнения и в орбитальном движении Луны. Астрономы обратили внимание на то, что форма лунной орбиты не остается все время постоянной и неизменной. В одни периоды лунный эллипс максимально вытянут, в другие же периоды вытянутость эллипса сокращается, и он приближается к окружности. Например, в настоящее время лунная орбита имеет довольно вытянутую форму. Ее эксцентриситет равен 0,055. Кроме этого, существует еще одна важная особенность лунной орбиты: она вращается в пространстве. Один полный оборот лунная орбита совершает за 18,6 лет.

В связи с вышеперечисленными факторами наблюдать движение Луны чрезвычайно сложно. Дело осложняется еще тем, что лунная орбита не совпадает ни с земной орбитой, ни с небесным экватором, который проходит параллельно земному экватору и относительно которого ведутся многие астрономические наблюдения.

Поскольку лунная орбита не совпадает с небесным экватором, а пересекает его в двух небесных точках или узлах, то в течение 18,6 лет она по-разному к нему располагается. Например, в одном полупериоде цикла (9,3 лет) плоскость лунной орбиты располагается гораздо ближе к плоскости небесного экватора, в другом же полупериоде – значительно дальше от нее, то есть меняется угол между этими двумя плоскостями.

Когда плоскость лунной орбиты максимально наклонена к плоскости небесного экватора, то ежемесячные колебания склонения Луны в отдельные периоды достигают наибольшего значения: от примерно 29° севернее небесного экватора и до примерно 29° южнее его. В это время движение Луны наиболее эффектно: она ежемесячно поднимается на небе на самую большую высоту. Когда Луна оказывается в крайнем положении, то есть достигает максимальной высоты над Землей, ее называют высокой.

В следующем полупериоде цикла (9,3 лет) плоскость лунной орбиты совершает полуоборот и занимает такое положение, при котором ее наклон к плоскости небесного экватора значительно уменьшается, то есть она располагается гораздо ближе к нему. Во втором полупериоде цикла ежемесячные колебания склонения Луны становятся намного меньше – от примерно 19° севернее небесного экватора и до примерно 19° южнее его. В это время Луну называют низкой. С точки зрения земного наблюдателя, движения низкой Луны менее эффектны, чем движения высокой.

Несомненно, колебания высокой и низкой Луны, связанные с вращением плоскости лунной орбиты в пространстве и во времени, были подмечены и изучены нашими далекими предками.

Луна, как известно, входит в единую космическую систему Земля – Луна. Спрашивается, чем же система Земля – Луна отличается от системы Солнце – Земля? В принципе ничем. То же центральное тело, вокруг которого вращается другое небесное тело, связанное с центральным телом гибким механизмом тяготения. Это понял и сам Ньютон и именно на примере обращения Луны вокруг Земли вывел закон всемирного тяготения. Так, если системы похожи и природа космических сил, действующих в системах, одна и та же, то и механизм действия этих сил должен быть один и тот же. Это означает, что обе системы должны подчиняться единым законам движения, в том числе и закону механики.

Закон механики столь же достоверен и объективен, что и другие законы движения, управляющие течением процессов окружающего мира. Но сегодня этот закон заслуживает более пристального внимания, поскольку дает возможность проникнуть в мир небесной механики намного глубже и понять, что небесная механика устроена намного сложнее, чем предполагалось вначале. Закон механики заставляет нас взглянуть на поведение Луны и Земли по-новому и понять, что эти небесные тела совершают сложное осевое движение, состоящее из прецессии и нутации, и сложное орбитальное движение, состоящее из круговращений орбит и изменений их форм от почти круговой до наиболее вытянутой (эллиптической). Механические процессы, совершаемые Луной и Землей под управлением закона механики, схожи. Отличаются они друг от друга лишь своими скоростями. Если, например, продолжительность одного полного оборота лунной орбиты вокруг Земли составляет 18,6 лет, то продолжительность одного полного оборота земной орбиты вокруг Солнца составляет 311040 лет.