Имеют ли собственное тяготение малые тела Солнечной системы?

Имеют ли собственное тяготение малые тела Солнечной системы?

В традиционных представлениях о тяготении важную роль играет аксиома о его всеобщем и универсальном действии. Подразумевается, что любое, даже небольшое тело – например, камешек – не только подвержено действию тяготения других тел, но и само является центром тяготения, обладая способностью притягивать другие тела (по Ньютону) или “искривлять вокруг себя пространство-время” (по Эйнштейну).

Но ведь фактический материал, на основе которого Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, был, как известно, далеко не всеобъемлющим, и, таким образом, этот закон с самого начала являлся ни чем иным, как теоретическим обобщением. На наш взгляд, это обобщение не вполне корректно: вера во всеобщность и универсальность действия тяготения порой приводит к нелепостям [1]. Так, считается, что на показаниях гравиметров не могут не сказываться неоднородности распределения поверхностных масс Земли. Поэтому, чтобы объяснить вопиющий факт игнорирования гравиметрами поверхностных неоднородностей, прибегают к искусственной и не подтверждённой на опыте гипотезе об изостазии, т.е. о наличии компенсирующих неоднородностей, находящихся на несколько больших глубинах. Эта теоретическая натяжка легко устраняется на основе развиваемой нами модели, согласно которой тяготение порождается не массами: вещество лишь подчиняется действию тяготения, но отнюдь не создаёт его. При таком положении дел вполне допустимо существование массивных тел, не имеющих собственного тяготения.

В Солнечной системе собственное тяготение с полной очевидностью имеется у Солнца, планет и Луны; а также, если судить по наличию атмосферы, у Титана. Что касается остальных тел – других спутников планет, а также астероидов и комет – то, подходя к вопросу непредвзято, мы должны будем сделать вывод об отсутствии прямых экспериментальных свидетельств наличия у них собственного тяготения. Прежде чем сделать такой вывод, мы проанализируем фактическую сторону открытий “спутников у астероидов”, а также “выведения космического зонда на орбиту вокруг астероида”.

Некоторые положения нашей модели тяготения.

Мы полагаем, что частоты квантовых пульсаций [2] элементарных частиц вещества, а, значит, и массы этих частиц, не являются постоянными в пространстве, а изменяются от места к месту согласно специальным предписаниям. Эти предписания и обеспечивают действие тяготения на пробное тело, формируя частотные склоны [3]. Такой подход, в отличие от подхода общей теории относительности, проясняет картину превращений энергии при свободном падении: прирост кинетической энергии пробного тела при его движении “вниз” по местной вертикали происходит за счёт убыли его массы – что и обеспечивается местным частотным склоном [4].

При таком подходе, центральное “поле тяготения” представляет собой трёхмерную частотную воронку [5]. Планеты существуют благодаря планетарным частотным воронкам, которые встроены в склоны частотной воронки Солнца. При этом вещество Солнца не играет никакой роли в формировании солнечных частотных склонов, а вещество планет – в формировании планетарных частотных воронок. Вещество лишь подчиняется предписаниям, соответствующим тому участку частотного склона, на котором оно находится.

Заметим, что наша модель, утверждая об отсутствии у вещества свойства порождать тяготение, мало что отрицает в традиционных воззрениях на этот счёт – где это свойство лишь постулировано, но, увы, до сих пор не объяснено. Кроме того, наша модель позволяет прояснить вопрос о том, каким образом обеспечивается однозначность превращений энергии при свободном падении – не будь этой однозначности, мы имели бы дело не с физическими законами, а с физическим произволом. Непонятно, какие могут быть однозначные приращения скорости и, соответственно, кинетической энергии у пробного тела, если оно, как это требует закон всемирного тяготения, ускоряется сразу к нескольким притягивающим центрам. Проблема разрешается с помощью концепции унитарного действия тяготения [6], согласно которой действие солнечных и планетарных частотных склонов не является аддитивным, а разграничено в пространстве, так что ускорение свободного падения пробного тела в каждом месте определяется лишь одним “притягивающим центром”. При этом, по отношению к локальному участку частотного склона, однозначно определяется скорость пробного тела, которую мы называем локально-абсолютной [5,6] – и, таким образом, превращениям энергии при свободном падении, действительно, обеспечивается однозначность.

Как можно видеть, аксиома о всеобщем и универсальном действии тяготения приводит к трудностям по линии закона сохранения энергии, которые до сих пор не преодолены. Напротив, преодолеть эти трудности позволяет наша модель, согласно которой вещество само по себе не имеет свойства порождать тяготение.

Мы полагаем, что эта особенность вещества должна наиболее ярко проявляться в случае с малыми телами Солнечной системы. Поэтому отсутствие у них собственного тяготения представляется нам совершенно естественным.

Имеют ли тяготение спутники планет?

Наличие тяготения у Луны бесспорно. Что касается остальных спутников планет, то, во-первых, даже в случаях самых крупных из них (в том числе и Титана) не обнаружена динамическая реакция их планет – которые, в согласии с законом всемирного тяготения, должны обращаться вокруг общего со спутником центра.

Во-вторых, о тяготении спутников планет свидетельствовало бы наличие у них атмосфер. Но, за исключением Титана, явных признаков атмосфер ни у кого из них не обнаружено.

В-третьих, ни у кого из шести десятков известных на сегодня спутников планет не обнаружено ни одного собственного спутника. В свете теории вероятностей, такое положение вещей выглядит довольно-таки странным.

В-четвёртых, особого упоминания заслуживают т.н. динамические определения масс спутников, основанные на аксиоме о том, что спутники одной планеты непременно возмущают движение друг друга. На наш взгляд, возмущения в движение друг друга вносят планеты [7], но со спутниками ситуация может быть иной. Если, как мы допускаем, спутники не возмущают движение друг друга, то динамические определения их масс являются попытками решения некорректно поставленной задачи. Признаки этого действительно налицо. Вот комментарии определения де Ситтером масс галилеевых спутников Юпитера, на основе полученного им периодического решения: “Фактические орбиты спутников не соответствуют в точности периодическому решению, но могут быть получены из периодического решения вариацией координат и компонент скорости в выбранную эпоху”, и далее: “…трудностью является медленная сходимость аналитического разложения по степеням масс” [8]. Тем не менее, значения масс, “данные де Ситтером, следует считать наилучшими… Всякое уточнение этих значений потребовало бы построения новой теории, …потребовался бы также новый ряд наблюдений положений этих спутников” [9]. Как можно видеть, полученные таким образом “наиболее вероятные” значения масс спутников едва ли могут служить доказательством того, что спутники действительно притягивают друг друга.

Наконец, упомянем про т.н. щель Кассини [10] в кольце Сатурна. Считается, что она обусловлена действием тяготения спутника Сатурна Мимаса, поскольку движение мелких частиц на радиусе этой щели находится в резонансе с движением Мимаса, период обращения которого в два раза больше. Считается, что щель Кассини – это феномен, аналогичный феномену провалов Кирквуда [10] в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, т.е. уменьшения числа астероидов на тех радиусах, периоды обращения на которых кратны периоду обращения Юпитера. Однако, разительно отличаясь от провалов Кирквуда, щель Кассини имеет резкие границы и практически полностью свободна от “мелких частиц”. Невероятно, что такая щель образовалась в результате гравитационных возмущений движения частиц. К тому же Мимас, масса которого оценивается в 4× 1019 кг [11], при радиусе своей орбиты в 1.86× 108 м [11] сообщал бы частотной воронке Сатурна ничтожное ускорение 7.7× 10-8 м/с2, из-за которого число “мелких частиц” на вышеупомянутом радиусе едва ли уменьшилось бы заметным образом. Весьма похоже, что происхождение щели Кассини никак не связано с тяготением Мимаса, если даже это тяготение имеет место.

Таким образом, за редчайшим исключением, мы не усматриваем прямых доказательств наличия собственного тяготения у спутников планет, что вполне согласуется с нашей моделью. В свете же закона всемирного тяготения, такое положение дел является тревожным, поэтому нас пытаются убедить в том, что признаки собственного тяготения имеются хотя бы у астероидов.

Бывают ли спутники у астероидов?

Астероиды исследуются различными техническими способами, часть из которых способна дать лишь косвенные свидетельства о том, что исследуемый объект может являться двойной системой.

Например, вывод о наличии спутника у астероида делают на основе периодических ослаблений его яркости – якобы, в результате покрытий-затмений спутником. Вот выдержка из извещения о подобном открытии: “…обнаружено наличие ослаблений яркости объекта примерно на 0.08 звёздной величины, длящихся около 2 часов и наложенных на нормальную вращательную световую кривую (период 2.705 час, амплитуда 0.14 звёздной величины). Ослабления были зарегистрированы в мае, в дату 30.985, а также в июне, в даты 1.131, 6.918 и 8.071; из этих наблюдений был выведен период в 1.155 суток. Мы интерпретируем эти особенности как затмения спутником, обращающимся по орбите вокруг Диониса (3671)” [12] (перевод наш).

Заметим, что вторичная модуляция световой кривой всё-таки не является прямым свидетельством наличия спутника у астероида; к тому же она допускает иную интерпретацию. А именно: можно предположить, что фигура астероида достаточно асимметрична – например, у неё имеется вырост – и что астероид испытывает два вращения с двумя различными периодами, подобно закрученной и подброшенной тарелке. При подходящей геометрии наблюдений, двойное вращение могло бы давать двойную периодичность световой кривой.

Другой метод, с помощью которого, как полагают, обнаруживают двойные астероиды – это допплеровская спектроскопия в радиоастрономии. Вывод о взаимном обращении пары делают по аналогии с тем, как это делается для спектрально-двойных звёзд – при обнаружении периодических противофазных сдвигов двух спектральных линий. Сомнения здесь вызывает то, что получаемые при анализе радиоизображений линейные размеры компаньонов (сотни метров и менее) и расстояния между ними (пара километров и менее) вполне приемлемы для частей одиночного астероида. При подходящей форме, его вращение могло бы давать как раз наблюдаемые радиоизображения и допплеровские сдвиги. В качестве иллюстрации сказанного, сошлёмся на приведённые в [13] радиоизображения (4179) Тоутатиса. На трёх из четырёх изображений виден одинарный объект, напоминающий картофелину с выростом, и лишь на одном изображении – явно с худшим усилением – перемычка этой “картофелины” не просматривается. Тем не менее, авторы [13] утверждали, что объект является двойным. Сегодня он таковым не считается – как и подавляющее большинство других астероидов, перечисленных в той же статье.

По-видимому, фотографические методы имеют несколько большую доказательность. Ида – первый астероид, у которого, как полагают, достоверно обнаружен спутник. 28 августа 1993 г. космический зонд ГАЛИЛЕО сделал ряд снимков, на которых оказался запечатлён небольшой объект рядом с Идой; его назвали Дактилем.

Если бы этот фотосеанс длился достаточно долго для того, чтобы зафиксировать обращение Дактиля вокруг Иды, то открытие спутника у астероида не вызывало бы сомнений. Но, увы, за короткое время пролёта зонда взаимное положение Иды и Дактиля изменилось мало. При том, что масса Иды не была известна, реконструкция орбиты Дактиля, на основе закона всемирного тяготения, допускала весьма значительную неопределённость. “Почти сразу стало ясно, что массу/плотность Иды не получить вместе с определением орбиты Дактиля. Вместо этого, был сконструирован набор его орбит – для различных возможных значений массы/плотности Иды, от 1.5 до 4.0 г/см3. Для различных значений плотности различны и орбиты, причём, для названного диапазона плотностей, орбиты различаются очень сильно. При плотностях Иды, меньших примерно 2.1 г/см3, орбиты оказываются всего лишь гиперболическими. При больших плотностях Иды орбиты являются эллиптическими с огромными удалениями в апоцентрах, с удалениями в перицентрах примерно 80-85 км, и с периодами, различающимися от примерно одних суток до многих десятков суток. При плотности примерно 2.8 г/см3, орбита почти круговая… с периодом около 27 часов. Для ещё больших плотностей, эллиптические орбиты имеют удаления в апоцентрах 95-100 км, а удаления в перицентрах уменьшаются с увеличением плотности. Для плотности Иды более чем 2.9 г/см3, удаление в перицентре меньше 75 км и период меньше 24 часов…” [14] (перевод наш).

Давайте же смотреть правде в глаза: доказательства того, что Дактиль действительно обращается вокруг Иды – отсутствуют, как отсутствуют и доказательства того, что Ида оказывает на движение Дактиля хоть какое-то воздействие. Несмотря на такую сомнительность “первого достоверного” открытия спутника у астероида, из этого события сделали целую сенсацию, за которой последовал ряд новых “открытий”.

Казалось бы, получение наиболее убедительных свидетельств наличия спутников у астероидов возможно с помощью современных астрооптических инструментов – в частности, телескопов с адаптивной оптикой. Но, при ознакомлении с доступными сообщениями на эту тему, создаётся впечатление, что, включившись в “охоту за двойными астероидами”, исследователи торопились делать свои приоритетные заявления, откладывая их надёжное обоснование на потом. Если на интервале в несколько ночей воспроизводился образ объекта на небольшом угловом расстоянии от астероида, то объект классифицировался как спутник. В сообщениях не приводились доказательства того, что этот “спутник” действительно обращался вокруг астероида, и для параметров орбиты давались, в лучшем случае, “предварительные оценки”. Причём, эти так называемые оценки делались на основе минимального числа изображений, иллюстрировавших относительное угловое движение компаньонов – т.е. на основе гораздо более скудных массивов данных, чем в вышеописанном случае с Идой и Дактилем. Лишь в единичных случаях сообщалось всего о трёх (!) взаимных положениях компаньонов [15], в большинстве же случаев обходились даже без этого [16-19].

Симптоматично, что извещения о подобных открытиях немедленно появлялись в средствах массовой информации. Приведём отрывок из такого извещения, о спутнике астероида (22) Kalliope: “Только с помощью компьютерной обработки удалось “разделить” астероид надвое. Расстояние между компонентами составляет около 0.5 угловой секунды, что соответствует примерно 1000 км. Спутник оказался слабее главного компонента на 4-5 величин. По-видимому, его диаметр в 5 раз меньше самой Каллиопы. Это уже десятый случай подобного открытия” [20]. Главное для нас здесь – не терминологические перлы, а отсутствие информации хотя бы о периоде обращения спутника. Вот ещё отрывок, на этот раз по поводу (87) Sylvia: “…возможности адаптивной оптики Телескопа имени Кека позволили астрономам достичь достаточного разрешения, чтобы получить снимок спутника, обращающегося вокруг астероида Сильвия.” Ссылку не указываем – это сообщение и красочный цветной снимок были опубликованы на очень многих информационных серверах в Интернете. В этом же сообщении говорилось о предварительных значениях размера спутника и его удаления от Сильвии. Но о периоде обращения – опять же, ни слова. Разве можно судить о периоде обращения на основе одного снимка? Впоследствии, по той же методике, на небольшом угловом расстоянии от Сильвии обнаружился второй небольшой объект, и теперь считается, что открыта уже тройная астероидная система.

Спрашивается: на основе каких же адаптивно-оптических данных определялись периоды обращения спутников соответствующих астероидов, приведённые, например, в обзоре [21]? Для каждой из этих цифр следовало бы указать первоисточник, но этого не сделано. Впрочем, автора винить не следует: взгляните на официальный список параметров двойных астероидов, в том числе и параметров орбит их спутников [22]. Этот список сопровождается многочисленными ссылками, но, изучая их, нам так и не удалось прояснить происхождение значений параметров орбит “спутников” астероидов, открытых с помощью адаптивной оптики.

С учётом вышеизложенного, нам придётся констатировать, что список имеющих спутники астероидов – на сегодня их насчитывается около семи десятков – пополнялся на основе недостаточно обоснованных заявлений. Возможно, эти обоснования существуют, но, странным образом, их скрывают от общественности. Пока эти основания не опубликованы, нельзя считать доказанным, что астероиды имеют собственное тяготение – удерживающее естественные спутники. Впрочем, нас уверяют, что на орбиту вокруг астероида был успешно выведен искусственный спутник! Действительно ли это так и было?

Как зонд NEAR летал вблизи астероида Эрос.

Надо полагать, что программа, связанная с выведением американского космического зонда NEAR Shoemaker на орбиту вокруг астероида Эрос, разрабатывалась очень тщательно. Между тем, даже из тех сведений о ходе выполнения этой программы, которые оказались общедоступными, можно сделать однозначный вывод о том, что полёт зонда вблизи астероида происходил совершенно незапланированным образом.

Предполагалось, что если подогнать зонд достаточно близко к астероиду – с вектором скорости, не сильно отличающимся от вектора скорости астероида на его околосолнечной орбите – то, захваченный тяготением астероида, зонд станет его искусственным спутником. Возможно, всё так и вышло бы, если бы тяготение у астероида действительно имелось.

Но давайте рассмотрим и другой вариант: что могло бы происходить, если бы тяготение у Эроса отсутствовало. Вот, как и планировалось, зонд подгоняют к Эросу, но его спутником зонд не становится, продолжая свой полёт по околосолнечной орбите. Раньше или позже зонд начинает удаляться от астероида, и, чтобы не дать ему далеко уйти, можно сообщить ему импульс тяги, чтобы изменить направление дрейфа относительно астероида, а затем ещё, и ещё… Таким образом можно гонять космический аппарат вокруг астероида по кусочно-ломаной траектории – благо относительные скорости составляют всего метры в секунду, тяга ионного двигателя составляет граммы, а запасов рабочего вещества хватит на много месяцев. О подобном не-орбитальном полёте свидетельствовало бы большое количество включений двигателя.

И, действительно, пока зонд NEAR летал вблизи Эроса, число включений двигателя превосходило все разумные ожидания. По официальной версии, это требовалось для “коррекций орбиты”. “Коррекции орбиты “посыпались” одна за другой” — это фраза из комментариев на официальном портале новостей космонавтики [23]. Странная потребность в ряде незапланированных коррекций орбиты для успешного хода миссии настолько бросалась в глаза, что по ходу дела пришлось придумывать оправдание происходящему. Судя по материалам того же источника [23], таких оправданий придумали два. Согласно первому, множественные незапланированные коррекции орбиты потребовались для того, чтобы аппарат, со своими солнечными батареями, поменьше находился в тени. Но этот тезис, очевидно, слабоват, и вот выяснилось, что команде управленцев полётом пришлось иметь дело с двумя группами учёных, научные интересы которых расходились в пункте о желательном удалении зонда от поверхности астероида – оттого-то, якобы, управленцы были вынуждены то уводить зонд подальше от астероида, то, наоборот, подводить поближе к нему. Можно подумать, что, из-за противоречивых требований учёных, на протяжении года зонду не дали сделать ни одного полного витка по нормальной кеплеровой траектории!

А ведь после пары таких нормальных витков можно было вычислить массу Эроса – по крайней мере, её предварительное значение, которое впоследствии можно было бы уточнить. И если быстрого сообщения (сенсационного!) насчёт массы Эроса не последовало, то, несомненно, динамика полёта зонда сильно отличалась от ожидавшейся.

Весьма показателен и финал миссии NEAR. Изначально планировалось так и оставить зонд на орбите вокруг Эроса – чтобы надолго сохранилось свидетельство о выдающемся научно-техническом достижении. Но стало ясно, что, без подработки двигателем, зонд вблизи Эроса долго не продержится. Если, после прекращения “коррекций”, зонд ушёл бы от Эроса, то многие могли бы заподозрить, что руководители полёта дурачили общественность. По-видимому, из этих соображений и решили: когда запасы рабочего вещества подойдут к концу, следует устроить зонду – как бы это помягче выразиться – мягкую посадку. Многих поразила смелость этого решения, поскольку “к посадке зонд был совершенно не приспособлен”. Насколько мы понимаем, посадку на объект, не имеющий собственного тяготения, пришлось делать впервые в истории. Для такой посадки не требуется традиционный тормозной манёвр на орбите: нужно заставить зонд двигаться прямо на объект – и, перед столкновением, притормозить. Посадка вышла, действительно, мягкая: зонд подавал признаки жизни ещё в течение месяца…

Что происходило с зондом HAYABUSA?

Программа исследований астероида Итокава с помощью японского космического зонда HAYABUSA также разрабатывалась с очевидным расчётом на наличие у астероида собственного тяготения. В этом, по-видимому, и заключается причина некоторых неудач, произошедших по ходу выполнения этой программы.

Важной особенностью японского зонда является то, что он “оснащён автономной системой навигации, которая позволяет ему сближаться с астероидами в полностью автоматическом режиме, без участия наземных операторов” [24]. При этом признаки отсутствия тяготения у астероида не бросаются в глаза, как в случае с американским зондом, и у японских исследователей имеется возможность сосредоточить усилия не на удерживании зонда вблизи астероида, а на выполнении научной программы.

В частности, планировалось высадить на Итокаву исследовательский робот, который, после отделения от зонда на положенной высоте, должен был медленно упасть на поверхность. Но… не упал. “Микроробот “Минерва”… успешно стартовал с зонда “Хаябуса” в субботу, 12 ноября 2005г., но вскоре начал удаляться от астероида” [25]. Невероятность этого случая потребовала невероятных же комментариев со стороны руководителей проекта [26].

Далее, для обеспечения посадки самого зонда на поверхность Итокавы, использовали аналогичный сценарий отправки туда болванки, не имеющей двигателей: “зонд “Хаябуса”, находясь на расстоянии 40 м от астероида, отправил на Итокава небольшой шар с отражательным покрытием, который должен был выполнять роль навигационного маркера для посадки зонда” [27]. Специалисты японского космического агентства были “почти уверены, что шар достиг поверхности астероида” [27]. Комментарии этих специалистов по поводу того, что происходило дальше, слишком противоречивы: сначала речь шла то об одном, то о другом обстоятельствах, из-за которых посадка не удалась, а затем было объявлено, что зонд побывал-таки на поверхности астероида и провёл там 30 минут (!).

Между тем, руководителю проекта, д-ру Кавагучи, мы отправили сообщение, в котором говорилось о возможной причине неудач – об отсутствии тяготения у астероида. После этого японцы применили другой режим снижения, без использования шара-маркера [28], и последовал успех: “Hayabusa сумел сесть на поверхность астероида Itokawa и, по всей вероятности, взял образцы грунта… Продолжительность пребывания зонда на поверхности астероида составила менее 1 минуты” [29]. На пресс-конференции, когда д-ра Кавагучи спросили, в чём же заключался секрет успеха, он ответил: “В прецизионном наведении” [28] – как будто на этот раз наведение было и впрямь лучше, чем при предыдущих попытках.

Ясно, что если имеет место сокрытие истинной картины динамики полётов вблизи астероидов, то этим обрекаются на неудачи будущие космические программы.

Заключение.

К изучению малых тел Солнечной системы традиционно подходят на основе закона всемирного тяготения, т.е. с предубеждением о том, что собственное тяготение у них непременно имеется.

Но мы не без оснований полагаем, что малые тела Солнечной системы могут не иметь собственного тяготения, и, более того, что такое положение дел совершенно естественно. В таком случае названное предубеждение, вообще говоря, неверно. Как мы постарались показать, экспериментальные факты, прямо свидетельствующие о его верности, практически отсутствуют. На наш взгляд, факты свидетельствуют, скорее, о том, что малые космические тела не имеют собственного тяготения.

Комментарии закрыты, но trackbacks и pingbacks открыты