Книга: Кара небесная. Космическое миропонимание

1.10.2. Орбитальные смещения

1.10.2. Орбитальные смещения

Наиболее удивительны феномены земной прецессии и колебания Луны на орбите относительно Земли. Эти явления очевидно связаны с мощными взрывами на поверхности Солнца. Некоторые учёные период прецессии Земли пытаются обосновать гравитационными воздействиями на Землю со стороны Луны (период вращения которой 27,32 суток), и годичным гравитационным воздействием Солнца. Однако ни при каких обстоятельствах период земной прецессии 25800 лет не вытекает из этих относительно коротко периодичных гравитационных воздействий. Известно, что большие периоды колебаний можно разложить на короткопериодические, но не наоборот. Единственно возможным вариантом земной прецессии является ударное воздействие на Землю внешних сил. При этом если источник такого воздействия находится за пределами планетной системы, тогда все большие полуоси орбит имели бы направление в сторону такого источника В Солнечной системе они направлены в сторону Солнца. Следовательно, именно Солнце своим воздействием вызвало смещение центра орбит. Как это произошло?

В своём движении по орбите Земля вращается вокруг оси, обладающей динамической симметрией, которая проходит через центр инерции. По этой причине она представляет собой уравновешенный гироскоп, обладающий тремя степенями свободы. Ориентация Земли в пространстве не должна изменяться с течением времени. В то же время орбита Земли, как и других космических тел Солнечной системы, от космической каменной бури, исходящей от Солнца, приобрела на орбите эксцентриситет.

При этом набегающий каменный поток со стороны Солнца, прорвавшись к поверхности Земли, оставил на её поверхности многочисленные шрамы. Ударная волна набегающего потока создавала относительно центра эллипсоида Земли момент силы М, который во время действия этого потока поворачивал её ось вращения к оси эклиптики. В результате чего возникло прецессионное вращение оси мира относительно оси эклиптики (Рис. 64).

Вершина вращения конической поверхности находится в центре Земли. Прецессионное движение земной оси происходит в направлении вращения часовой стрелки, то есть с востока к западу. Период прецессионного вращения составляет 25800 лет. Из-за прецессии полюсы мира медленно с тем же периодом перемещаются по небу, описывая вокруг полюсов эклиптики дуги. Три тысячи лет назад северный полюс мира отстоял от теперешней Полярной звезды примерно на 16⁰, а из ярких звёзд ближайшей к нему была звезда ? Малой Медведицы.

Точка весеннего равноденствия находилась в середине созвездия Овна, а точка осеннего равноденствия – в созвездии Весов. С тех пор обе точки сдвинулись по эклиптике к западу на 42⁰, одна – в созвездие Рыб, а другая – в созвездие Девы. Сейчас северный полюс мира приближается к Полярной звезде и к середине 21-го века сблизится с ней до 0,6⁰, а затем будет удаляться от неё. К 4000-му году полярной звездой станет ? Цефея, а через 11500 лет – звезда Вега, к которой северный полюс мира подойдёт до 4⁰ – 5⁰. К этому времени из-за прецессии значительно изменятся экваториальные координаты звёзд, а, следовательно, и вид звёздного неба. Нынешняя Полярная звезда будет отстоять от северного полюса мира примерно на 480.

Рис. 64. Схема прецессионного движения земной оси

Луна – ближайшее к Земле небесное тело, естественный спутник нашей планеты. Она обращается вокруг Земли на среднем расстоянии 384 тысячи километров. Луна образовалась одновременно с Землёй из остатка околоземной туманности, расположенного от Земли на пределе Роша.

Диаметр Луны лишь в 4 раза меньше земного, он равен 3476 километров. Период обращения Луны вокруг Земли составляет 27,3 суток. Смена лунных фаз запечатлена в наскальных рисунках пещерного человека, жившего 35 тысяч лет назад. С давних времён Луна становилась объектом обожествления, религиозного поклонения. Луна действительно оказывает заметное влияние на земную жизнь. Она вызывает приливы и отливы в морях и океанах, формирует вечные ритмы живых существ. Луна постоянно повёрнута к Земле одной и той же более массивной стороной.

Итальянский учёный Галилей первым обнаружил изрезанность лунной поверхности. Оказалось, что она покрыта тёмными пятнами – равнинами. Их назвали морями. Более светлые области изобилуют хребтами, ущельями и очень характерными кольцевыми образованиями – кратерами. Космические полёты к Луне обусловили бурное развитие исследований в области геологии, геохимии и геофизики этого небесного тела. Луна стала одним из тех небесных тел, изучение которого помогает учёным лучше понять особенности строения планеты Земля. В недрах Луны выделяют ядро, мантию и кору.

Как изменилась Луна в процессе своей эволюции? Лунная поверхность, как и Земля, пополнялась малыми космическими телами и пылью. В этой связи до сих пор в мантии Луны залегают очаги лунотрясений, частота которых регулярно изменяется в зависимости от положения Луны на орбите по отношению к Земле. Луна полностью лишена воды. Под лунными морями располагаются так называемые масконы – районы повышенной плотности вещества. Там захоронены более плотные образующие Луну кометные тела и метеориты. В отдельных местах лунной поверхности наблюдаются кратковременные истечения газов. Вполне очевидно, что до сих пор всё ещё идёт процесс уплотнения сравнительно недавно выпавших на поверхность Луны космических тел. Однако каких-либо ветров там нет. Вся поверхность Луны на несколько метров вглубь укрыта слоем мелкого раздробленного теплоизоляционного спекшегося вещества. Этот тонкий слой лунной поверхности называют реголитом. Колебания температуры на поверхности Луны очень велики. На экваторе они составляют от плюс 130 в лунный полдень до минус 170 градусов Цельсия ночью. Масса Луны всего в 81,3 раза меньше массы Земли и равна 7,25 · 10²² килограмм. Средняя плотность Луны составляет 3,34 грамм в кубическом сантиметре. Она примерно соответствует плотности верхней оболочки Земли – её коры. Сила тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше, чем на Земле.

Рис. 65. Луна – вечный памятник науке

«Моря» Дождей, Нектара, Ясности, Спокойствия сохранили концентраторы масс, «масконы» в виде более плотных метеоритов. Поверхность нашего спутника образовалась в вихрях ударных волн, изрыта бесчисленными ударами метеоритов, обвеваемая «солнечным ветром» быстролетящих протонов. По мере перехода от «моря» к «континенту» содержание химических элементов в реголите меняется, железа становится меньше, алюминия и кальция больше. Таким образом, «моря» Луны сложены базальтами, «континенты» – габбро-анортозитами. Там встречаются кратеры диаметром в несколько десятков метров со склонами крутизной до 250. Много встречается каменных глыб, поперечник которых превышает несколько метров. Таков был «дождь», который потряс Луну.

Рис. 66. Лунная поверхность после космической каменной бури

На Луне не оказалось стабильного дипольного магнитного поля с северным и южным полюсами. Там сила лунного магнита в тысячи раз меньше земного. Кроме того, величина и направление магнитного поля меняются. Из этого становится ясно, что расплавленное лунное ядро не имеет кругового относительного движения. Вместе с тем, было обнаружено остаточная намагниченность грунта, значительно большая по сравнению со слабым магнитным полем Луны. Намагниченность грунта воспроизводит состояние лунных пород в период их затвердевания из расплава в вихревых солитонах. Лунная пыль весьма сильно слипается в результате электростатического взаимодействия, что является свидетельством её космического происхождения в вихревых солитоновых образованиях. Несомненное свидетельство бомбардировки хранит в себе орбита Луны.

Луна приняла на себя удар взрывной волны чудовищной силы. При этом получили сильное изменение и орбита Луны вокруг Земли. Луна не только участвует в суточном вращении, но и относительно быстро смещается на фоне звёзд с запада к востоку за один час примерно на величину её видимого диаметра, а за сутки на 13⁰. Поэтому она восходит над горизонтом, кульминирует и заходит за горизонт позже, чем накануне в среднем на 52 минуты. С запада к востоку Луна перемещается по большому кругу – лунному пути, наклонение которого к небесному экватору плавно меняется за 9 лет и 3,5 месяца, в пределах от 18⁰ до 29⁰. В настоящее время для упрощения практических расчётов принято считать большую полуось орбиты a = 384 тысячи километров, эксцентриситет е = 0,055, наклонение i = 50,090. а период обращения вокруг Земли, или звёздный месяц, Т = 27,32 суток. Однако дело обстоит значительно сложнее.

Лунный путь проходит по зодиакальным созвездиям и пересекается с эклиптикой в двух диаметрально противоположных точках, называемых лунными узлами. В одном из них, восходящем узле, Луна поднимается над эклиптикой (то есть переходит к северу от неё), а в нисходящем узле опускается под неё (то есть переходит к югу от эклиптики). По этой причине Луна всегда находится вблизи эклиптики. Наклонение её орбиты стало колебаться от i = 40,590 до i = 50.190. Плоскость лунного пути сравнительно быстро поворачивается с востока к западу, и поэтому лунные узлы непрерывно перемещаются по эклиптике с востока к западу. Период обращения лунных узлов по эклиптике равен 18-ти годам 7-ми месяцам, или 6798-ми суткам. Таким образом, каждый свой оборот по небу Луна, полсущества, совершает по новому пути и только через 18 лет 7 месяцев возвращается к исходному. Многократные измерения [39] показали, что при каждом обороте Луна приближается к Земле и удаляется от неё на неодинаковые расстояния. Другими словами, она находится в колебательном движении. Наименьшее расстояние (суперлуние) бывает в пределах 356410 – 369960 километров, а наибольшее 404170 – 406740 километров.

Некоторые учёные такое странное движение Луны объясняют гравитационными воздействиями на неё со стороны Земли и Солнца. Однако частотный анализ этого движения показывает, что частоты колебаний орбиты Луны не соизмеримы с её частотой обращения вокруг Земли и периодами года. Чем же тогда вызваны странности лунной орбиты? Мы уверены, что такое движение Луны вокруг Земли произошло вследствие воздействия на неё ударных волн. Луна, как гармонический осциллятор, изначально обладала почти круговой орбитой. Её устойчивость определялась упругостью лунной орбиты

a = 4? 2m / T ²,

где T – период обращения Луны вокруг Земли;

m – её масса, равная 7 · 10²² килограмм.

Численное значение упругости лунной орбиты a = 5 · 10¹¹ кг / с².

В настоящее время чаще всего среднее перигейное расстояние Луны от Земли составляет 363300 километров, а наименьшее – 356410 километров. Смещение перигейного расстояния составляет ?q = 6890 километров. Сила отклонения орбиты F под действием ударных волн составила

F=?q · a = 3,4 · 10¹⁸ Н.

В результате такого силового воздействия Луна на своей орбите получила дополнительное колебание с периодом T = 18 лет 7 месяцев. Она была выведена из состояния равновесия за 1 / 4 этого периода, то есть за

? T = 4 года 7 месяцев 24 дня, или 14,688 · 10⁷ секунд. Это и есть продолжительность ударного воздействия на Луну и Землю после взрыва поверхности Солнца.

Важно также знать продолжительность расширения планетарной туманности до пределов земной орбиты. Она будет служить ориентиром времени предупреждения жителей Земли во время будущего подобного катаклизма. Расчёты показывают, что приближение ударной волны будет воочию наблюдаться жителями Земли около 45 суток. Как сберечь Землю и всё живое на ней? Для сохранения земной цивилизации человечество должно найти достойное решение.

4 года 7 месяцев 24, или около 1700 суток, наша планетарная туманность после орбиты Земли продолжала расширяться по спирали. За это время её ударная волна прошла дополнительное расстояние 18,2 а. е. Средняя скорость этого расширения равнялась 18,6 километров в секунду. Если принять, что планетарная туманность расширялась равнозамедленно, то в пределах земной орбиты её скорость расширения была в два раза больше, то есть она равнялась 37,2 километров в секунду. Солнце обстреливало планеты и их спутники, словно артиллерийскими снарядами. Недаром на поверхности Луны (Рис. 65, 66) мы видим воронки от их ударов. Поток вещества последовательно перемещал орбиту Луны со скоростью ?v = ?q /?T = 4,7 сантиметров в секунду. Тогда по закону сохранения импульсов можно записать:

? m · vс = ?v· m,

на основании, которого можно определить массу вещества, который непосредственно обрушился на Луну за время расширения планетарной туманности, то есть

? m = ?v· m / vс = 0,047· 7 · 10²² / 37200 = 8,8 · 10¹⁶ килограмм, что составляет лишь ничтожную часть от всей массы Луны. Тем не менее, в воронках и кратерах Луны вполне возможно отыскать 8,8 · 10¹³ тонн минералов последней космической каменной бури. Мы полагаем, что ? m представляет только массу космических тел, врезавшихся прямым лобовым ударом. Кроме этой массы, Луна приняла в свой состав также другие космические тела и пыль, попавшие в зону её гравитационного влияния. Впервые ударные кратеры на Луне увидел в 1610 году Галилей. Через 50 лет ее подтвердил Роберт Гук, затем геофизик А. Вегенер. Полеты космических аппаратов в последнее время показали, что наличие ударных кратеров является типичным для всех планетных тел с твердой корой. Природа и предварительная оценка возраста диффузных структур на Луне рассматривались многими учеными. Был дан анализ всей системы этих структур с точки зрения общего характера их происхождения.

Согласно обобщению, расчетных данных и результатов измерения непосредственно на лунной поверхности (Джонсон, 1991; Утрея, 1993), суммарный поток на лунную поверхность частиц с массой более 10¹² г составляет 2 х 10¹⁹ [г см^-2 c^-1]. Структуры, имеющие размеры более 250 х 900 км, могли образоваться от падения кометы с диаметром ядра 200 – 500 м при скорости соударения 20 км/с (Шульц, Срнка, 1980). Область имеет довольно сложное строение, образована в результате контакта с несколькими кометными телами разных размеров или с одним телом, распавшимися в момент сближения на фрагменты.

Рис. 67. Лунный грунт под электронным микроскопом

Лунный грунт детально исследован в лабораториях самыми современными методами. Основные обнаруженные в нем химические элементы – это кислород, кремний, железо, титан, магний, кальций и алюминий. Как видим, лунный грунт состоит из веществ, которые образуются при взрывах сверхновых звёзд. Оказалось, что темные лунные материки сложены из базальтов – плагиоклаза, оливина, пироксена, ильменита. В лунных базальтах найдены благородные металлы – серебро и золото, но их содержание значительно меньше, чем в земных базальтах. А грунт материковых районов Луны состоит из анортозитов – довольно редких на Земле минералов. Интересные результаты дало изучение лунных камней под электронным микроскопом, который позволил различить форму мельчайших кристалликов. На поверхности лунных образцов найдены крохотные кратеры микронного размера. Такое строение лунной пыли свидетельствует о её происхождении в плазменном вихре в момент кристаллизации вещества.

По данным о скорости распространения сейсмических волн в недрах Луны ученые установили, что она имеет кору, мантию и ядро диаметром в несколько сотен километров, состоящее из железа и сульфида железа. Луна давно израсходовала запас внутреннего тепла. Лик Луны сформировали не растущие горы и дрейфующие материки, а внешние события – удары астероидов и комет, создавшие израненную кратерами и давно застывшую поверхность Луны. Возраст большинства крупных лунных кратеров оценивается в 1-3 миллиардов лет, может показаться удивительным. На Луне значительно более древние кратеры прекрасно сохранились. Причина этого – холодные недра и отсутствие атмосферы.

Теперь заглянем в прошлое Луны. Падение массивных тел на Луну в нашу эпоху – событие редкое. Даже относительно молодой кратер Коперник возник около миллиарда лет назад. Однако на ранней стадии эволюции Солнечной системы столкновения крупных обломков с Луной происходили намного чаще. В ту далекую эпоху существовал и лунный вулканизм, имевший, вероятно, два пика активности: 3,2 и 3,7 миллиардов лет назад. При извержении вулканов лунную поверхность заливала базальтовая лава. Самые крупные из залитых лавой низменностей мы называем морями; они заметно темнее материковых возвышенностей. Из-за приливного действия Земли на обратной стороне Луны толщина коры составляет 100 км, а на видимом полушарии кора вдвое тоньше. Поэтому извержение лав из лунных недр легче происходило на видимом полушарии, по этой причине большинство вулканических центров Луны находится на ее видимой стороне. Любопытно, что Луна постепенно удаляется от Земли. Наступит время, когда Луна удалится от нас настолько, что с поверхности Земли перестанут быть видны полные солнечные затмения. А в период своей юности Луна была значительно ближе к Земле, чем сейчас, и совершала оборот вокруг Земли всего за несколько суток. В ту эпоху морские приливы были гораздо выше нынешних. Расчеты показывают, что миллиард лет назад земные сутки были на 4 часа короче современных. Примерно через 5 миллиардов лет вращение Земли затормозится настолько, что она будет совершать за год всего 9 оборотов вокруг своей оси; к тому моменту и удалившаяся Луна будет совершать за год 9 оборотов вокруг Земли.