Марсианский тупик небесной механики

                                      Марсианский тупик небесной механики

                                                             © Ерашов В.М.

                Нынешняя небесная механика сложилась во времена Ньютона. Она  успешно решает почти все современные проблемы астрономии. Вот только есть проблема в слове "почти", то есть - не все. Одну из таких проблем , которой больше полувека мы и поднимем в этой статье. Проблему поднимали и до нас. Не решили, устали поднимать, несколько десятилетий о ней молчат. И так, пресловутая проблема движения Фобоса вокруг Марса. Вот что о этой проблеме сказано в  книге В.Г. Демина «Судьба Солнечной системы»:

    Со спутниками Марса связана еще одна загадка, ответ на которую небесные механики пока не дали. Более двадцати лет назад американский ученый Шарплесс обнаружил одну непонятную особенность движения ближайшего к Марсу спутника – Фобоса. Наблюдения выявили постепенное уменьшение среднего расстояния  Фобоса от Марса и связанное с этим  сокращение периода его обращения. Каждые сутки период обращения Фобоса сокращается на 0, 000001 секунды.

Конец выдержки.

   Дальше поиск причин этого явления пропускаем, они не найдены до сих пор. Но гипотезу И.С. Шкловского приведем.

Выдержка:

   И тем не менее проведенные исследования , носившие характер разведки, были очень полезными и привлекли внимание небесных механиков к новой сложной динамической проблеме. Этому особенно способствовала смелая и неожиданная гипотеза  московского проф. И.С.Шкловского об искусственном происхождении спутников Марса.

   Для искусственных спутников Земли хорошо известен  так называемый «парадокс спутников», заключающийся в том, что под действием атмосферы спутник, приближаясь к Земле, начинает двигаться быстрее.

   Именно этим эффектом и попытался объяснить  проф. Шкловский  вековое ускорение в движении марсианского спутника Фобоса. Проведенные оценки других возмущающих эффектов не дали желаемых результатов, поэтому Шкловский обратился к оценке эффекта аэродинамического торможения….

   Гипотеза Шкловского не выдержала проверки временем, но она сыграла положительную роль, ибо повлекла за собой ряд разнообразных исследований.

Конец выдержки.

   Вот к таким фантастическим идеям пришлось прибегать, что бы попытаться решить проблему движения Фобоса. Не помогло,  проблема остается нерешенной до сих пор, но сейчас о ней стараются не вспоминать, идей больше нет.

   Мы же вспомнили о этой проблеме потому, что у нас родилась идея. Но, чтобы эту идею изложить сначала рассмотрим основы движения Луны вокруг Земли. Луна делает круг вокруг Земли относительно Солнца за 29,530588 суток, а относительно звезд за 27,32166 суток.  Если отвлечься от того, что орбита Луны эллиптическая, а упростить ее до окружности,  радиус окружности взять как среднее расстояние до Луны. Этот радиус получится в районе 380000 км. Дальше напишем уравнение в котором центробежное ускорение равно центростремительному, это условие должно выполняться для любого небесного объекта, движущегося по стационарной круговой орбите. Дальше расшифруем, центробежное ускорение равно силе гравитационного притяжения (находится по закону Ньютона) отнесенное к массе Луны.

   Центростремительное ускорение находится по формуле V2/R? где  V – орбитальная скорость Луны. Эту орбитальную скорость можно найти, если длину орбитальной окружности разделить на период обращения Луны. А вот здесь возникает большой вопрос:

Какой период брать за основу, период обращения относительно Солнца 29,530588 суток или относительно звезд 27,32166 суток? Ответ не очевиден. Дальше никаких расчетов делать мы не будем, но зададимся следующим вопросом:

Луна имеет два периода обращения, один относительно Солнца, другой относительно звезд, а сколько периодов обращения должен иметь Фобос? Можно провести полную аналогию Луна – Земля, Фобос – Марс. Названные планеты вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки, то есть в одну и ту же сторону. Спутники вращаются вокруг планет тоже против часовой стрелки, то есть в одну и ту же сторону. Аналогия полнейшая. Следовательно,  Фобос имеет два периода обращения, один относительно Солнца, другой относительно звезд. Но в справочниках приводится для всех спутников планет один период обращения, период обращения относительно звезд. Вот этот период обращения и завел проблему движения Фобоса по орбите в тупик, который не решен до сих пор. Если же взять период обращения Фобоса относительно Солнца, хотя его мы не знаем, но по аналогии с Луной, он значительно длиннее периода относительно звезд. Тогда и скорость движения Фобоса по орбите будет совсем другая, период удлинился, значит скорость получается относительно Солнца меньше, чем относительно звезд. Так как скорость подставляется в уравнение центростремительного ускорения в квадрате, то и центростремительная сила резко уменьшается (в расчетах), центробежная сила (сила притяжения) осталась прежней, она от скорости не зависит. Вот и получается, что центробежное ускорение Фобоса не полностью скомпенсировано центростремительным ускорением, Фобос падает на Марс.

     Не зависимо от того, предложенный нами путь решает проблему Фобоса или нет, выплывает другая проблема небесной механики, выбор системы координат при решении задач. Когда разговор идет о планетах, такой проблемы нет, когда мы переключаемся на спутники планет, такая проблема тут же возникает. Дело в том, что проблема выбора системы координат не является сугубо проблемой небесной механики, это проблема присуща вообще механике. На нынешнем этапе она решена с помощью ускорения Кориолиса, вот только в небесной механике дело до ускорения Кориолиса пока не доходило. И вот, наша статья подводит к тому, что пора и в небесной механике с помощью ускорения Кориолиса, или без помощи ускорения Кориолиса, эту проблему решать. Так если решать эту проблему, то и проблему марсианских спутников решить заодно. Или наоборот, решить проблему марсианских спутников, а с ней и проблему выбора системы координат в небесной механике.

                                                Первоисточники

1.      В. Г. Демин «Судьба Солнечной системы», «Наука», М, 1969

                                   27.06.2017г.