Александр Назаров о природе ускорения станций Pioneer

Изменение частоты сигнала радиопередатчика корабля Pioneer-10 – одна из загадок космоса (иллюстрация с сайта antwrp.gsfc.nasa.gov).

Если считать вакуум материальным и рассматривать его как особую форму вещества, то очевидно, что он, как всякое вещество, может находиться в различных фазовых состояниях.

Как известно из теоретической физики, закон сохранения энергии является следствием однородности времени, а закон сохранения импульса является следствием однородности геометрического пространства.

Из геометрических соображений следует, что однородными и изотропными могут быть только газообразная и жидкая фазы вещества, а кристаллическая фаза всегда обладает геометрической анизотропией!

С этой точки зрения гравитационные поля в вакууме можно интерпретировать как степень кристаллизации вакуума, вследствие чего пространство приобретает пространственную анизотропию, которая и проявляется в наличии гравитационного поля, создающего для присутствующих в нём элементов материи и энергии дополнительную величину импульса.

Как показывает практика, при наличии в пространстве гравитационного поля достаточной напряжённости пространство, обладая определённой степенью кристалличности и анизотропии, вместе с тем обладает нулевым сопротивлением движению в нём материальных и энергетических объектов.

Однако для областей открытого космоса, где напряжённость гравитационных полей чрезвычайно мала, и пространство обладает геометрической изотропией, вакуум, вследствие этого, должен находиться в жидкой или газообразной фазе.

При этом, как показывает практика, он уже обладает отличным от нуля сопротивлением движению в нём материальных и энергетических объектов.

Для света этот эффект выражается законом красного смещения Хаббла:

S=C x (DЛ / Л) / Ho ; где С = 2,99792458*10^8 м/с — скорость света, Ho = 70–80 км/(с х мегапарсек) — постоянная Хаббла, 1 мегапарсек = 3,085778x10^19 км, Л,  — длина и приращение длины волны света , S — расстояние до галактики.

Преобразуем закон красного смещения с учётом соотношения энергии для фотона E = h x f; где E — энергия фотона, h — постоянная Планка, f — частота фотона.

Получим DЛ = Л x (Ho / C) x S. В последнем выражении устремим S к => dS, тогда => .

Далее воспользуемся очевидными соотношениями для световой волны Л x f = C, dЛ x f + Л x df = 0, => dЛ / Л = — df / f и окончательно получим df = — f x (Ho / C) x dS.

Последнее выражение удобно записать в обобщённой энергетической форме закона Хаббла, которая оказывается справедливой как для электромагнитных квантов, так и для материальных объектов =>

dE = — E x (Ho / C) x dS (1).

Следует отметить, что для квантов света DE может сколь угодно близко приближаться к величине начального значения энергии кванта E. При этом для предельных значений Z = (DЛ / Л) >> 1 стремящихся к => бесконечности свет переходит в длинноволновую часть спектра, недоступную для оптических и радиотелескопов, и воспринимается как так называемое реликтовое излучение.

Звёзды и галактики, свет которых достигает нас в качестве реликтового излучения, находятся далеко за пределами оптически видимой части Вселенной. Для материального объекта величина максимального значения DE ограничена выражением max DE => E – Eo ; где Eo — масса покоя (E = M x C^2, Eo = Mo x C^2).

Физический смысл формулы (1) сводится к тому, что при движении материального объекта в вакууме, находящемся в жидкой или, точнее, в фазе, обладающей геометрической изотропией, над объектом совершается работа по его торможению под действием силы торможения равной:

F = dE / dS = — E x (H / C) (2).

В общем случае величина H зависит от напряжённости энергетических полей в данной точке пространства, однако для вакуума, находящегося в открытом космическом пространстве при отсутствии энергетических полей и материи, её значение оказывается равным постоянной Хаббла.

Из данной формулы в частности следует, что при удалении материального объекта на достаточно большое расстояние от Солнца, где гравитационное поле имеет достаточно низкое пороговое значение, вакуум уже должен находиться не в кристаллической фазе, а в фазе, обладающей геометрической изотропией и обладающей конечным сопротивлением движению в нём материальных тел.

Для нашей Солнечной системы такой геометрической границей является пояс Койпера, который своим существованием обязан появлению у вакуума отличного от нуля сопротивления движению тел, на расстояниях от Солнца превышающих некоторое пороговое.

Учитывая сказанное, можно в первом приближении аппроксимировать величину H следующей зависимостью (3):

| ~ 0; если R < Rкойпера - D/2

H=| Ho x (R + D/2 — Rкойпера) / D; если Rкойпера — D/2< R = Rкойпера + D/2;

где R расстояние от Солнца до материального тела, а D — толщина переходного слоя.

Отсюда, учитывая второй закон Ньютона F = M x A, легко получить важную формулу для тормозного ускорения, которое должны испытывать все космические объекты, вылетающие за пределы Солнечной системы, то есть, на расстояния, превышающие величину радиуса пояса Койпера:

A = — Ho x C (4).

Приведём ряд значений ускорения для заданного значения константы Хаббла:

Ho=7,000000e+001¦ acceleration=6,800707e-008 [cm/sec^2]

Ho=7,200000e+001¦ acceleration=6,995013e-008 [cm/sec^2]

Ho=7,500000e+001¦ acceleration=7,286472e-008 [cm/sec^2]

Ho=7,900000e+001¦ acceleration=7,675084e-008 [cm/sec^2]

Ho=8,000000e+001¦ acceleration=7,772237e-008 [cm/sec^2]

Ho=9,500000e+001¦ acceleration=9,229531e-008 [cm/sec^2]

Полученные значения ускорений дают полное совпадение в пределах ошибок измерений с экспериментальными данными значений ускорений испытываемых автоматическими межпланетными станциями Pioneer-10 и Pioneer-11 a_P = (8,74 +/-1,33) x 10-8 см/с2 [3], так как 7,41 x 10^-8 см/с2< a_P < 10,7 x 10^-8 см/с2.

Знак минус означает, что ускорение всегда направлено в сторону, противоположную направлению движения, то есть, в данном случае оно всегда направлено в сторону Солнца — в полном соответствии с полученными экспериментальными данными.

Значение постоянной Хаббла, вычисленной по значениям аномального ускорения автоматических межпланетных станций Pioneer-10 и Pioneer-11, оказывается равным Ho = 75–110 км/(с x мегапарсек).

На основании формул (2) и (3) нетрудно показать, что за пределами Солнечной системы невозможно существование ИСО, а также возможно движение материальных тел с опорой на вакуум [4].

Литература:

1. Анатолий Рыков. Распространение света и гравитация в космосе.

2. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика. Том 1. Механика. Издательство «Наука» 1998г.

3. Грани.ру: "Пионеры" обнаружили аномалию за пределами Солнечной системы.

4. Андрей Мельниченко. Полёт с опорой на вакуум.



У корабля Deep Impact появилась проблема

28 марта 2005

NASA объявило о системе призов для научно-технических революционеров

24 марта 2005

Открыто экзотическое состояние воды: ни лёд, ни газ, ни жидкость

24 марта 2005

Отражённое тепло выдало спрятавшиеся планеты

23 марта 2005

Астрономы разгадали тайну мощных полярных сияний Юпитера

21 марта 2005