Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
Согласно гипотезе Дирака — Йордана изменение постоянной тяготения в год должно составлять около КГ1® ее величины. Для такой точности постановка в лабораторных условиях опыта по определению изменения взаимного иритяжения двух масс не эффективна. Трудности наблюдения векового хода тяготения возникают в силу того, что в самой аппаратуре происходят вековые изменения параметров, так как меняются механические, физические и химические свойства материалов.
144
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[ГЛ. iv
Более перспективна проверка гипотезы изменчивости постоянной тяготения с помощью искусственных спутников Земли. Изменение постоянной тяготения должно привести к изменению силы притяжения спутника Земли. Это в свою очередь приведет согласно третьему закону Кеплера к изменению периода обращения спутника вокруг Земли. Как показывает равенство (8), постоянная тяготения обратно пропорциональна второй степени периода Т. Большое влияние на движение искусственных спутников Земли оказывают сопротивление земной атмосферы и микрометеоритные частицы. Для того чтобы избавиться от этого влияния, М. Шварцшильд остроумно предложил окружить спутник полой оболочкой, чтобы все сопротивление среды межпланетного пространства действовало на эту оболочку. Должно регистрироваться положение спутника, расположенного внутри полой оболочки, относительно зтой оболочки и положение оболочки относительно Земли. Из совокупности этих данных можно получить невозмущенное сопротивлением среды положение спутника относительно Земли. Гравитационное взаимодействие между спутником и оболочкой должно учитываться дополнительно. В проекте Шварцшильда предлагается нечто аналогичное тому, что было осуществлено П. И. Агалец-ким [1] при определении абсолютной силы тяжести в Ленинграде «методом совмещенного падения». Метод Агалец-кого состоял в том, что в его опыте стержень падал внутри вакуумной камеры, которая одновременно сама падала, воспринимая на себя все сопротивление воздуха.
Авторы проекта эксперимента по проверке изменения постоянной тяготения во времени утверждают, что регистрацию с помощью атомных стандартов частоты с точностью до IO-11 периода обращения спутника можно осуществить в течение года. Имеются общие рекомендации относительно орбиты спутника для решения этой задачи. Однако с точки зрения небесно-механической эксперимент не подготовлен. Нет еще такой теории движения искусственного спутника, которая учитывала бы все возникающие возмущения и обеспечивала бы определение периода обращения спутника вокруг Земли с необходимой точностью. Помимо учета возмущений от Луны и Солнца и возму-
ЗАМЕЧАНИЯ
145
щений за счет неоднородности внутреннего строения и неправильности фигуры Земли, необходим учет возмущений от планет, от несферичности Солнца и Луны, от околоземных масс, создающих зодиакальный свет, от светового давления и от др. причин. Необходимо также учитывать релятивистские эффекты. Мы ничего не знаем о вековых и долгопериодических перемещениях масс внутри Земли и в ее окрестностях, которые изменяют гравитационное поле. Напомним, что речь идет об учете эффектов порядка IO-10 /.
Проекты опытов по определению изменения постоянной тяготения в зависимости от скорости движения притягивающихся масс относительно удаленной материи. Дике[11] полагает, что гравитационное взаимодействие масс зависит от скорости их движения относительно удаленной материи Вселенной. Такие изменения скорости в пространстве будут происходить, например, при годичном обращении Земли вокруг Солнца.Следовательно, должно происходить периодическое изменение постоянной тяготения во времени. Дике при выдвижении своей гипотезы исходил, иэ допущения справедливости принципа Маха, зтот принцип состоит в том, что сила инерции рассматривается как результат гравитационного влияния удаленной материи. Этот принцип, однако, сам является весьма дискуссионным в современной физике.
Согласно Дике годичное изменение постоянной тяготения должно в принципе проявляться в годичном изменении хода маятниковых часов на Земле, геоцентрической долготы Луны, продолжительности земных суток и т. д. Анализ показывает, что современная точность определения хода маятниковых часов не позволяет обнаружить эти эффекты ввиду больших по величине посторонних влияний на ход часов, коррелируемых по времени. Наблюдения изменения долготы Луны также неэффективны из-за их недостаточной точности. Амплитуда годичных изменений долготы Луны вследствие изменения постоянной тяготения должна быть менее 0е,1. Кроме того, отсутствует достаточно точная теория и методика учета всех вовмущений в движении Луны.
146
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[ГЛ. IV
Дике возлагает надежды на определение годичного изменения постоянной тяготения по наблюдениям периода обращения искусственного спутника вокруг Земли. Требования к определению периода обращения искусственного спутника при решении этой задачи на порядок ниже, чем в задаче определения векового изменения постоянной тяготения.
Обсуждаются также проекты опытов по обнаружению зависимости постоянной тяготения от положения притягивающих масс относительно других масс Вселенной. В этих опытах речь идет о годичных относительных изменениях постоянной тяготения порядка IO-10.
