Полный закон движения объектов в составе систем планетарного типа

Существующие законы, описывающие движение планет, не предсказывают и не объясняют наличие наклона плоскости вращения и величину угла наклона этой плоскости. Не объясняют вращение планет в одной плоскости. Не объясняют, какое влияние на параметры орбит оказывает движение планет в направлении движения планетарной системы.

В процессе исследования установлено, что движение планет в направлении движения планетарной системы (в направлении движения звезды), происходит в виде циклических колебаний, формируемых под воздействием гравитационной составляющей притяжения звезды.

Показано, что циклические колебания планеты в направлении движения планетарной системы формируют наблюдаемое склонение и наблюдаемый в системе координат планетарной системы наклон плоскости вращения.

Выполнены расчёты, подтверждающие физическую модель формирования орбит.

Полученные результаты углубляют знания о механизмах формирующих орбиты планет, показывают решающую роль в этом процессе гравитационной составляющей притяжения звезды, действующей в направлении движения планетарной системы. Полученные результаты не противоречат законам И. Кеплера и И. Ньютона, являются их дальнейшим развитием.

Оглавление

• 1.    Вступление

• 2.    Мысленный эксперимент.

• 3.    Анализ фактического движения Земли в направлении движения Солнечной системы

• 4.    Обобщающий вывод

• 5.    Гипотеза о механизме формирования склонения, наклона орбиты и других параметрах движения планет.

• 6.    Полный закон движения планет в составе систем планетарного типа, перемещающихся в пространстве

Литература

1.    Вступление

Открытые И. Кеплером [1, 2] и получившие развитие в работах И. Ньютона[3] законы движения планет на сегодняшний день (став классикой) такие же, как и во времена И.Ньютона.

За прошедший период совершенствовались лишь методы и техника решения уравнений, выражающих законы И.Ньютона.

Описывая видимое движение планет с позиций наблюдателя, находящегося в системе координат Солнечной системы, эти законы не объясняют:

• - почему все планеты вращаются в одной плоскости,

• - почему плоскость вращения наклонена к плоскости небесного экватора,

• - почему угол наклона такой, а не иной.

• - и ряд других параметров.

2.    Мысленный эксперимент.

Эти законы не отображают и не учитывают роль движения планет в направлении движения планетарной системы на формирование параметров планетарных орбит.

Не отображая скрытых физических взаимодействий, формирующих наблюдаемое движение, описывая, лишь, результирующее движение с позиций наблюдателя, находящегося в системе координат Солнечной системы, законы И.Кеплера и И.Ньютона не могут считаться полными.

Безусловно, все перечисленные физические параметры являются результатом, каких-то скрытых (не явных) физических взаимодействий, которые в сумме определяют наблюдаемое движение планет и состояние планетарных систем. Выявить эти физические взаимодействия, определить их роль в формировании параметров планетарных орбит, является темой данного исследования.

Задача о движении планет в планетарной системе, взаимодействующих по закону И. Ньютона, с учетом движения самой планетарной системы в гравитационном поле галактики является трудноразрешимой. В связи с этим анализ скрытых механизмов, формирующих движение планет, выполнен с помощью мысленного эксперимента, в котором использована идеализированная планетарная система, состоящая из звезды и планеты, изолированная от внешнего гравитационного воздействия, рис. 1.

Рис. 1. Идеализированная планетарная система, не перемещающаяся в пространстве, в которой действуют две силы:

-сила F1 гравитационного притяжения звезды

-сила F2 центробежная сила, уравновешивающая действие силы F1

Рис. 2. При смещении звезды относительно плоскости вращения планеты, возникает гравитационная составляющая F притяжения звезды, действие которой совпадает с направлением движения звезды.

Если предположить, что звезда начала движение в направлении перпендикулярном плоскости вращения планеты, то, для того чтобы, в данной, изолированной от внешнего гравитационного воздействия, планетарной системе, планета двигалась за звездой, необходимо наличие силы, действие которой совпадало бы с направлением движения звезды. Такая сила – гравитационная составляющая F притяжения звезды, появится при смещении звезды относительно первоначального положения плоскости вращения планеты, рис. 2.

Величина силы F равна

Mm

F_n = γ    ¹ ₂ ² Sin δ _n ,

r где

M1 – масса звезды, m2 – масса планеты

F1 – сила гравитационного притяжения звезды

F – гравитационная составляющая притяжения звезды, действующая в направлении движения звезды (в направлении движения планетарной системы)

Под воздействием гравитационной составляющей F, планета приобретёт ускорение в направлении действия силы (в направлении движения звезды), и обгонит звезду. После этого, действие гравитационной составляющей F изменится на противоположное и начнёт тормозить планету. Далее цикл повторится. Движение планеты (в изолированной от внешнего гравитационного воздействия планетарной системе) в направлении движения планетарной системы (звезды) приобретает колебательный характер.

Полученная в результате мысленного эксперимента физическая модель движения планеты в составе идеализированной планетарной системы, изолированной от внешнего гравитационного взаимодействия, показывает, что движение планеты за звездой (вдоль орбиты заезды) происходит под воздействием гравитационной составляющей F, действующей в направлении движения звезды. И это движение – движение вслед за звездой может осуществляться только в виде циклических колебаний.

3.    Анализ фактического движения Земли в направлении движения Солнечной системы

На рис. 3 представлен фактический график движения Земли вдоль орбиты Солнца.

Рис. 3. Фактический график движения Земли вдоль орбиты Солнца Движение Земли на фоне равномерного движения Солнца происходит с циклически изменяемой скоростью. Земля периодически обгоняет и отстаёт от Солнца. Движение Земли представляет циклические колебания в направлении движения Солнца, относительно Солнца.

В качестве шкалы отсчета принят путь, проходимый Солнцем между двумя астрономическими датами – на отрезке между точками зимнего - летнего солнцестояния и на отрезке между точками летнего - зимнего солнцестояния. На этот график наложен путь проходимый Землей за эти же временные промежутки.

На графике видно, что в направлении движения Солнечной системы за одинаковые промежутки времени Земля проходит разные расстояния (движется с разной скоростью). Изменение скорости происходит циклически и носит колебательный характер. Земля периодически отстает и периодически обгоняет Солнце.

На отрезке от зимнего до летнего солнцестояния средняя скорость движения Земли вдоль орбиты Солнца составляет 212,383 км/сек. На отрезке от летнего до зимнего солнцестояния средняя скорость движения Земли составляет 227,544 км/сек. (Все приведённые в статье результаты расчётов не являются окончательными и будут уточняться).

4.    Обобщающий вывод

На основании результатов, полученных в ходе мысленного эксперимента над идеализированной планетарной системой и результатов, полученных при рассмотрении фактического графика движения Земли вдоль орбиты Солнца, можно сделать вывод, что полученная в ходе мысленного эксперимента физическая модель движения планет в направлении движения планетарной системы носит общий характер, является универсальной.

Полное движение планет в составе планетарной системы перемещающейся в пространстве представляет собой колебания в двух плоскостях – в плоскости вращения планеты вокруг звезды (в плоскости небесного экватора) и в плоскости движения планетарной системы, рис. 4.

Рис. 4. Движение планеты в планетарной системе, перемещающейся в пространстве, представляет собой колебания в двух плоскостях (аналогично маятнику)

5.    Гипотеза о механизме формирования склонения, наклона орбиты и других параметрах движения планет.

По результатам мысленного эксперимента была сформулирована гипотеза, в соответствии с которой, расстояние планеты от звезды в афелии и перигелии формируется колебательным движением планеты вдоль орбиты звезды, т.е. под воздействием гравитационной составляющей F _, действующей вдоль движения планетарной системы. При этом угол δ, соответствующий каждому положению планеты и формируемый колебательным движением планеты в направлении движения планетарной системы, под воздействием гравитационной составляющей F , является наблюдаемым углом склонения.

Проверка данной гипотезы выполнена расчётом движения Земли относительно Солнца, происходящего в направлении движения Солнца под воздействием только гравитационной составляющей F . Влияние орбитального движения планеты и внешнего гравитационного взаимодействия не учитывалось.

На рис 5 представлен фрагмент расчёта циклического движения Земли под воздействием гравитационной составляющей F, действующей в направлении движения планетарной системы. Результаты расчёта дают представление о скорости движения Земли в направлении движения планетарной системы в каждый момент времени (Vn), её расстоянии от плоскости небесного экватора (Bn) и склонении (δ) в каждый момент времени.

Таблица

Расчёт параметров движения Земли под воздействием гравитационной составляющей F притяжения Солнца

C=147million km.

В=±58466625,7 km

A=yM/r2=O,0058999358

At=6 hour=21600second a=A*Sin6

Vo=22O km/s

Sin6=Bn/C

Склонение градусов

OV=a*Ot Vn=V(n-l)-4V Bn=B{n-l)-4Sn Sin5 Вычисленное Из публикуемых Дата источников

220 -58466624.7 -0.3977321408 -23.43647999    -23.43638 12/21/2013

-0.050686432 219.9493136 -58465529.87  -0.397724693  -23.4360149

-0.050685483 219.8986281 -58463340.24 -0.3977097975 -23.43508472

-0.050683585 219.8479445 -58460055.84 -0.3976874547 -23.43368948

-0.050680738 219.7972638 -58455676.74 -0.3976576649 -23.43182923    -23.43666 12/22/2013

-0.050676941 219.7465868 -58450203.01 -0.3976204287 -23.42950402

-0.050672196 219.6959146 -58443634.77 -0.3975757467 -23.42671392

-0.050666502 219.6452481 -58435972.13 -0.3975236199 -23.42345901

-0.050659859 219.5945883 -58427215.24 -0.3974640492 -23.41973938    -23.42916 12/23/2013

-0.050652267 219.543936 -58417364.25 -0.3973970357 -23.41555514

-0.050643727 219.4932923 -58406419.37 -0.3973225807 -23.41090642

-0.050634239 219.442658 -58394380.78 -0.3972406856 -23.40579335

-0.050623802 219.3920342 -58381248.72 -0.3971513518 -23.40021608   -23.41361 12/24/2013

-0.050612418 219.3414218 -58367023.43 -0.3970545812 -23.39417478

Рис. 5. Фрагмент расчёта движения Земли под воздействием гравитационной составляющей F, притяжения Солнца. Положение земли условно показано с одной стороны Солнца. В качестве начальной точки отсчета принято положение Земли в точке зимнего солнцестояния 21.12.2013г. В правом столбце (перед датами) представлены величины склонения из публикуемых источников, [4] для сравнения. Расчёт выполнен дискретно с интервалом 21600 сек., в течение которого параметры движения приняты не изменяющимися.

Полученные в результате расчёта величины склонения, формируемые колебательным движением Земли в направлении движения солнечной системы и динамика их изменения, практически идеально согласуются с данными из публикуемых источников [4], рис. 6.

Рис. 6. График склонения, формируемый колебательным движением Земли под воздействием гравитационной составляющей притяжения Солнца (линия 1) и график склонения по данным из публикуемых источников (линия 2). Максимальное и минимальное значение склонения соответствуют углу наклона плоскости вращения Земли.

В процессе расчёта так же установлено, что максимальная скорость движения Земли вдоль орбиты Солнца составляет 231,71 км/сек в точке осеннего равноденствия. Минимальная скорость движения Земли вдоль орбиты Солнца составляет 208,28 км/сек в точке весеннего равноденствия. В позициях солнцестояния скорость движения Земли равна скорости движения Солнца - 220км/сек, рис. 7.

Полученные расчётным путём результаты подтверждают выдвинутые гипотезы, что позволяет принять их в качестве закона движения планет (объектов) в составе систем планетарного типа, перемещающихся в пространстве.

Рис. 7. Минимальная скорость движения Земли в направлении движения планетарной системы составляет 208,28 км/сек в точке осеннего равноденствия 21 марта. Максимальная скорость движения Земли в направлении движения планетарной системы составляет 231,71 км/сек в точке осеннего равноденствия 21 октября. В позициях зимнего и летнего солнцестояний, скорость движения Земли в направлении движения планетарной системы равна 220 км/сек. (скорости движения Солнца).

6.    Полный закон движения планет в составе систем планетарного типа, перемещающихся в пространстве

Движение планет в составе систем планетарного типа перемещающихся в пространстве происходит в виде колебаний в двух плоскостях:

• -    в плоскости вращения вокруг центрального тела (в плоскости небесного экватора),

• -    в плоскости движения (в направлении движения) планетарной системы.

Колебания в направлении движения планетарной системы происходят под воздействием гравитационной составляющей F притяжения звезды, возникающей при относительном смещении планеты от плоскости небесного экватора.

Колебательное движение планеты в направлении движения планетарной системы формирует наблюдаемое склонение и характер его изменения. Суперпозиция колебаний планеты в двух плоскостях формирует:

• -    наблюдаемый, в системе координат планетарной системы, наклон плоскости вращения планеты относительно небесного экватора,

• -    наблюдаемую форму орбиты,

• -    скорость движения планеты на каждом участке орбиты.

Величина угла наклона плоскости вращения планеты определяется амплитудой колебаний в направлении движения планетарной системы.