Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
400
Глава 12
Загадка неправильностей движения Луны
Можно спросить также: к каким эффектам приводят ф-волны, при которых период изменения гравитационной постоянной превышает период обращения планеты по орбите? При таком медленном (адиабатическом) изменении орбита как бы «дышит», увеличиваясь и уменьшаясь, но ее эксцентриситет не изменяется. Эффект такого рода интереснее всего искать в движении Луны. Если гравитационная постоянная медленно изменяется на IO-8 за 200 лет, то скорость обращения Луны должна быть теперь иной, чем прежде, если измерять ее с помощью атомных часов. К сожалению, на протяжении последних 200 лет мы не располагали атомными часами. Ho можно сравнивать движение Луны с вращением Земли за тог же период. На фиг. 12.5 показаны нарушения в движении Луны за последние 200 лет: разность наблюдавшихся и предвычисленных положений в секундах дуги. Начало (расхождение, равное нулю) условно отнесено к 1870 г. Кроме того, сюда входит еще произвольная постоянная, равная исходному отношению скорости обращения Луны к ходу земных часов. С ее помощью можно исключить из кривой линейную составляющую зависимости. Остающиеся после этого изгибы и искривления оказываются истинными, и их невозможно исключить произвольным выбором констант.
До 1900 г. точки довольно хорошо ложатся на параболическую кривую. Это говорит о том, что за указанный период Луна равномерно ускорялась с небольшими вариациями. Сравнительно недавно, в 1900 г., когда уже производились довольно точные наблюдения различными методами, произошло весьма заметное возмущение. На кривой расхождений этому возмущению соответствует большой горб. Его можно объяснить двояко: либо тем, что слегка изменилась скорость вращения Земли, либо тем, что изменился период обращения Луны.
Могла ли Земля изменить скорость своего вращения настолько, чтобы образовался подобный горб на кривой, и как это могло произойти? Этот вопрос довольно полно рассмотрен Мунком и Мак-Доналдом [2]. Вопрос этот очень старый, и им занимались многие
Возможные воздействия <р-волн на Солнечную систему 401
астрономы еще до того, как было обнаружено очень большое расхождение 1900 г. Чтобы показать масштабы данной проблемы, приведу высказывание широко
Зое л? P годы
Фиг. 12.5. Расхождения между наближавшимися и теоретическими значениями лунной долготы за последние 250 лет.
известного специалиста по орбитам — астронома Ньюкомба (1902 г. [3]), цитируемое Мунком и Мак-Доналдом:
«Я считаю эти флуктуации наиболее загадочным явлением в движении светил, ибо их настолько трудно объяснить действием какого бы то ни было известного фактора, что остаеіся лишь предполагать, что они вызваны какими-го процессами в природе, нам еще не известными».
После этого Мунк и Мак-Доналд пишут:
«Причиной флуктуаций не могут быть ни изменения уровня океана, ни движение материков, ни таяние льдов Антарктики, ни другие наблюдаемые процессы. Есть лишь одна надежда — ядро Земли. К такому выводу мы пришли, пользуясь, как сказал сэр Эдвард Буллард, методом Шерлока Холмса, — исключая одну за другой все возможности».
26 Зак. 1740
402
Глава 12
Чтобы можно было объяснить столь сильное изменение скорости вращения Земли, нужны были бы слишком большие возмущения на Земле. Уровень океана, например, должен был бы измениться на много десятков сантиметров.
Свести указанные вариации к известным нам причинам трудно еще и потому, что в данный период времени положение полюса Земли не изменилось сколько-нибудь заметно. Если бы, например, уровень океана изменился на 1 м вследствие таяния льдов Антарктики, то при этом северный полюс Земли должен был бы сместиться на 30—60 м, так как масса антарктических льдов несимметрична относительно оси вращения Земли. Устойчивое же положение земной оси в течение последнего времени говорит о том, что действие любого фактора, привлекаемого для объяснения изменений момента инерции Земли, должно быть достаточно симметричным, чтобы оно не оказывало влияния на положение земной оси.
Можно было бы сказать, что причиной изменения скорости вращения Земли является изменение момента импульса, переносимого атмосферой. Ho это изменение примерно на два порядка меньше, чем требуется для объяснения наблюдаемого изменения скорости вращения.
Может быть, удастся свести все к всплыванию и опусканию материковых глыб? По данным наблюдений за вариациями уровня океана мы можем в какой-то мере судить о том, насколько сдвигаются материки по вертикали. Эти сдвиги также оказываются на целые порядки меньше тех, которые могли бы произвести требуемое воздействие на скорость вращения Земли. Кроме того, при объяснении с точки зрения движения континентальных глыб мы снова сталкиваемся с трудностями, связанными с перемещением полюса Земли.
Ни один процесс, который мог бы происходить вблизи поверхности Земли, не подходит для объяснения. Остается одна-единственная возможность: изменение момента импульса ядра Земли. Ho к ядру трудно подобраться.
Есть все же некоторые данные о том, что магнитное поле Земли, которое, как цодагают, связано с токаади р
