Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Астрономия, Геология, Физика, Науки о Земле, За горизонтом современной науки
Размещена 13.02.2021. Последняя правка: 17.02.2021.
Просмотров - 164

Эмпирические физические законы о возрасте Земли и эволюции ее параметров: замедлении скорости вращения и уменьшении количества дней в году

Курков Андрей Андреевич

кандидат физико-математических наук

пенсионер

пенсионер

Аннотация:
По аналогии с электромагнитным полем и на основании данных устройства солнечной системы вычислена константа для второй компоненты гравитационного поля и скорость передачи гравитационного взаимодействия. Обнаруженные волновые свойства пространства позволили вычислить возраст Вселенной, космических тел и Земли. Космологический возраст Земли и новые свойства гравитационного поля позволяют получить новые законы эволюции космических тел. Теперь изменение периода пятен на Солнце (чисел Вольфа), замедление вращения Земли и изменение количества дней в году хорошо описывается новой расширенной теорией гравитации.


Abstract:
By analogy with the electromagnetic field and based on the data of the solar system, the constant for the second component of the gravitational field and the transmission rate of the gravitational interaction are calculated. The discovered wave properties of space made it possible to calculate the age of the Universe, space bodies and the Earth. The cosmological age of the Earth and new properties of the gravitational field make it possible to obtain new laws of the evolution of cosmic bodies. Now the change in the period of sunspots (Wolf numbers), the slowing down of the Earth's rotation and the change in the number of days in a year are well described by the new extended theory of gravity.


Ключевые слова:
вторая компонента гравитационного поля; волновое пространство; скорость передачи гравитационного взаимодействия; космология; планетология; космологический возраст планет; цикличность излучения Солнца; вращение Земли; количество дней в году

Keywords:
the second component of the gravitational field; wave space; transmission rate of gravitational interaction; cosmology; planetology; the cosmological age of the planets; cyclicity of solar radiation; the rotation of the earth; number of days in a year


УДК 53.023

Введение

Дж. Максвелл объединил электрические и магнитные взаимодействия в единой теории электромагнитного поля. Он показал, что электромагнитное поле состоит из двух компонент и каждая из компонент имеет собственную константу. Эти две константы определяют конечную скорость распространения электромагнитного поля (скорость передачи электромагнитного взаимодействия). Так как закон Кулона, описывающий электрические взаимодействия, математически тождественен закону Всемирного тяготения, то можно предположить наличие второй компоненты у гравитационного поля, аналогичной магнитной компоненте электромагнитного поля, а также конечную скорость распространения гравитационного поля.

Введем следующие обозначения для констант гравитационного поля:

  •  – известная константа из закона Всемирного тяготения;
  •  – новая гравитационная константа для второй компоненты поля;
  •  – конечная скорость распространения гравитационного поля.

Идею М. Планка о к ванте А. Эйнштейн несколько модифицировал в гипотезу волны – частицы для фотона и очень продуктивно ее применил. Луи де Бройль распространил гипотезу дуализма волны - частицы на элементарные частицы. Таким образом, исследования микромира привели к формулировке квантовой гипотезы, на основе которой Э. Шредингер создал волновую квантовую механику.

Несколько позже Д. Бом модифицировал гипотезу Л. де Бройля в гипотезу волны-пилота, но гипотеза в формулировке волна – частица продолжает составлять основу современной квантовой физики.

При создании Общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейн использовал все достижения физики своего времени. В результате получена интегральная теория гравитации, аналогичная теории электромагнитного поля, дополненная гипотезой дуализма и квантовыми постулатами. ОТО заслуженно пользуется успехом у теоретиков до сих пор, так как обладает неисчерпаемым источником для теоретических построений. Однако принятые в ОТО постулаты и гипотезы так и не были проверены экспериментом. Помимо недостатков принятых в ОТО постулатов, экспериментальное исследование гравитационного поля (пространства) и физического поля вообще имеет объективные проблемы.

Газовые законы невозможны без числа Авогадро и ученые должны понимать, что наличие любых физических законов также предполагает существование неких констант. Возможно, по этой причине в других науках стали появляться соответствующие гипотезы. В Теории стационарной Вселенной (Infinite Universe theory) Ф. Хойла и др., предложена гипотеза постоянства отношения массы и занимаемого ей линейного пространства.

Австралийский геолог С.У. Кэри [1] выдвинул гипотезу замкнутости Вселенной фронтом света (то есть, по сути, гипотезу Вселенной - частицы). На ее основе он объединил два закона силы (закон силы Ньютона и закон растяжения Гука) в одном уравнении и обосновал расширение Вселенной и планет (Земли в том числе). Таким образом, гипотеза С.У. Кэри позволяет создать эмпирическую космологию, включающую свойства волны: конечную скорость передачи взаимодействия и независимость скорости распространения волны от системы отсчета.

Актуальность

Измерения ряда параметров Земли показали их существенное изменение от возраста планеты (эволюцию) и несостоятельность современных фундаментальных теорий при их описании. Новая теория гравитационного поля, в которой закон Всемирного тяготения дополнен второй (волновой) компонентой, предоставляет ряд новых законов, описывающих эволюцию этих параметров планеты.

Цели, задачи, материалы и методы

Эволюция периода чисел Вольфа, замедление вращения Земли и изменение количества дней в году – это те динамичные параметры планеты, которые рассмотрены с целью проверки адекватности новой теории гравитации. Эта теория необходима не только как фундаментальная теория гравитации для описания мироздания, Вселенной и всех ее составляющих, но и для понимания и описания эволюции параметров Земли и других планет.

Научная новизна

Классическая механика и закон Всемирного тяготения описывают стационарный мир, тогда как для описания динамических процессов (эволюции) необходима другая фундаментальная теория. Дополнение закона Всемирного тяготения второй (волновой) компонентой, делает теорию гравитации «квантовой» и пригодной для описания эволюции Вселенной, всех ее составляющих космических объектов и планет в том числе. Попутно получены законы эволюции конкретных параметров планеты Земля.

Константы Эмпирической теории Вселенной

В [2-6] по данным устройства Солнечной системы вычислена вторая фундаментальная гравитационная константа  и скорость передачи гравитационного взаимодействия . Новая теория гравитационного поля названа Эмпирической теорией Вселенной (ЭТВ) потому что она построена на наблюдательных данных, а не на гипотезах. Кроме того, для описания Вселенной в ЭТВ используются электромагнитное и гравитационное поле вместе.

Для расчета недостающих констант использованы уравнения Максвелла, адаптированные к гравитации (таблица). Размерность новой гравитационной константы выбрана таким образом, чтобы уравнение для скорости распространения гравитационного поля имело вид похожий на уравнение для скорости распространения электромагнитного поля:

.                                                                                               (1)

В этом случае размерность новой константы = г/м.

В таблице сведены необходимые константы электромагнитного и гравитационного поля для ЭТВ. В круглые скобки взяты новые константы и новые уравнения.

Таблица. Константы электромагнитного и гравитационного поля для Эмпирической теории Вселенной

 

Электромагнетизм

Гравитация

Заряд

Ze  M

Константа потенциала

  

Магнитная константа

  

Скорость распространения поля

    

Константа излучения

`h` ()

Константа структуры

  

Если массу тела разделить на новую гравитационную константу, то получим вторую компоненту гравитационного поля с размерностью длины:

.                                                                                           (2)

В размерности новой компоненты гравитационного поля кроется объективная трудность его экспериментального исследования. Линейное пространство измеряется линейкой и является математическим. В ОТО Эйнштейн ввел кривизну пространства, которую можно измерить экспериментально, но это не меняет понимания пространства. Пространство и его кривизна остались в ОТО математическими, не связанными с параметрами тел (например, зарядом) и физическими законами.

В ЭТВ вторая компонента гравитационного поля имеет размерность длины, но это длина периода основной гравитационной волны заряда (массы). Если тело окружено волновым пространством, то такое понимание  поля роднит его с гипотезой дуализма, с квантовой механикой и с квантовыми постулатами ОТО, а также с гипотезой волны – пилота Д. Бома и с Теорией стационарной Вселенной . В отличие от перечисленных гипотез это наблюдаемая физическая компонента поля с вычисленной фундаментальной константой. Гравитационная волна заряда (массы) отвечает за действие на расстоянии и не является «гравитоном». Частицы «гравитон» в ЭТВ не существует. Постулировать его не имеет смысла, так как гравитационная волна, связанная с массой тела, успешно его заменяет.

Сопоставление конечного радиуса тела с длиной периода его основной гравитационной волны указывает на классический или на «квантовый» характер взаимодействия. Например, радиус Солнца мал по сравнению с длиной его собственной гравитационной волны, поэтому планеты – гиганты расположены в «квантовой» области. Массы, радиусы орбит планет – гигантов и наклон их экваторов вычисляются с хорошей точностью. Планеты земной группы относятся к другому уровню иерархии гравитационного волнового профиля Солнца. Радиусы орбит этих планет вычисляются по формуле для интерференции основной гравитационной волны Солнца. Пояс астероидов, кольца планет, метеорные потоки, точки либрации и астероиды на орбитах планет (Греки и Троянцы) – все это проявления волнового профиля пространства Солнца, а также поведение чисел Вольфа со средним периодом 10,98 лет [7]. «Квантовые» проявления происходят также без вероятностных парадоксов.

Радиус бильярдного шара много больше длины периода его собственной гравитационной волны, поэтому шары испытывают обычные классические соударения.

В ЭТВ пространство и гравитационное поле – это одинаковые физические понятия.

Если масса Солнца равна  г, то значение новой гравитационной константы по уравнению (2) равно  г/м.

Значение скорости распространения гравитационного поля вычислено на основании средних наблюдаемых скоростей обращения планет и составляет  км/с. В скобках указано стандартное отклонение.

Рассмотрим следующую новую константу из таблицы «константу гравитационного излучения» , которую представим по аналогии с константой Планка  как момент импульса:

,                                                                       (3)

где  - импульс.

Окончательное выражение для константы излучения  получено с учетом уравнений (1) и (2).

Уравнение (3) используется для расчета замедления вращения Земли.

Космология в Эмпирической теории Вселенной

Согласно гипотезе С.У. Кэри границы Вселенной определяются фронтом света, что позволяет представить Вселенную частицей и получить обоснование расширения пространства самой Вселенной и расширения всех космических тел в ней (в том числе и Земли). Такая гипотеза основана на том, что скорость волны не зависит от системы отсчета. При наличии двух разных по величине скорости C и  возникает сила Гука, которая объясняет всю структуру Вселенной [6].

Кроме расширения пространства происходит рост массы всех космических тел в соответствие с уравнением (2).

Так как Вселенная замкнута и представляет собой частицу, то ее радиус изменяется по закону:

.                                                                                                    (4)

Здесь T - возраст Вселенной.

Тогда закон расширения Вселенной получаем в общем виде:

.                                                                            (5)

Уравнение (5) применимо ко всем космическим объектам без исключения: системы галактик, галактики, звёзды, планетные системы и сами планеты. Закон расширения Хаббла, с точки зрения ЭТВ, является частным случаем общих свойств Вселенной, так как описывает только разбегание галактик, причем в ограниченных пространственных и временных рамках.

Так как линейные размеры (радиус планеты и радиус ее орбиты) и масса Вселенной (и каждого космического тела в ней) линейно увеличиваются во времени

                                                                                                    (6a)

и

                             ,                                                                                                  (6b)

то плотность материи, c учетом линейной зависимости массы и линейного размера от текущего возраста , падает по закону:

.                                                                                    (7)

При этом уравнения (6-7) справедливы для любого тела.

Так как структура Вселенной сохраняется, то учитывая уравнение (2) имеется возможность получить законы эволюции тел, зависящие только от одного параметра - времени. Для этого требуется знать возраст Вселенной и статистическое количество однотипных планет, находящихся на разных орбитах.

Покажем, как работает полученный закон расширения на примере Земли.

С помощью локации измерено, что Луна удаляется по радиусу орбиты от Земли со скоростью  см/год [8]. Тогда возраст Галактики, Солнца и всех планет по уравнению (6а) составляет:

 лет.                                                              (8)

Здесь  см – среднее расстояние между центрами Земли и Луны.

Теперь можно вычислить приращения радиусов орбит или увеличение длительности периода обращения планеты. Так как скорость движения планеты по орбите постоянна, а радиус орбиты линейно увеличивается (планета движется по расширяющейся спирали, удаляясь от Солнца с постоянной скоростью), то, разделив период обращения планеты на ее возраст, получаем увеличение времени оборота (увеличение длительности года). Земля затрачивает сейчас на оборот вокруг Солнца 1 год или  с. Разделив это значение на возраст Земли, получаем увеличение длительности года на величину:

 c/год

Если использовать средний радиус орбиты Земли, равный  м, то прирост этого радиуса по уравнению (6а) составит:

 м/год.

Поскольку закон расширения (6а) распространяется на планеты, то радиус Земли  мм также увеличивается линейно с возрастом на величину:

 мм/год.

Аналогично можно объяснить загадку космических аппаратов «Пионеров».

Расчеты, полученные к 2002 г., показывают величину необъяснимого отрицательного ускорения аппаратов, равную  м/с2 [9]. Зная возраст Вселенной из уравнения (9), теоретическое ускорение аппаратов составляет  м/с2, где значение T взято из уравнения (8). Результат согласуется с наблюдением в пределах ошибок. Таким образом, одной из причин аномалии космических аппаратов «Пионер» может быть расширение пространства.

«Константа гравитационного излучения»  поможет вычислить замедление вращения Земли (увеличение длительности суток). Так как масса Земли по уравнению (6b) увеличивается линейно во времени, то время оборота планеты увеличивается по параболе по уравнению (3). Наклон касательной к полученной параболе в наше время показывает скорость замедления вращения Земли и составляет  с/(100 лет).

Усредненные данные исторических астрономических наблюдений за последние 2700 лет, полученные в статье [10], показали значение  с/(100 лет). Результат наблюдений совпадает с результатом предсказанным теорией в пределах ошибок измерений.

В статье [11] впервые применены дендрохронологические методы к палеозойским деревьям и показано, что крупные древесные стволы раннего пермского ископаемого леса имеют регулярную цикличность в формировании колец. Средняя кольцевая кривая показывает цикличность 10.62 года.

Период основной гравитационной волны Солнца (период чисел Вольфа) равен  лет [7] совпадает с цикличностью в формировании колец на деревьях в наше время. Так как период гравитационной волны линейно увеличивается с возрастом, то в Пермский период (0.3 млрд. лет назад) он составлял  лет, что хорошо совпадает с наблюдением из статьи [11] и подтверждает наличие волнового пространства вокруг Солнца.

Более основательную и древнюю информацию об эволюции длительности дня на Земле предоставляют исследования циклических полосчатых железосодержащих отложений формации Weeli Wolli (Западная Австралия), ритмитов Big Cottonwood (Юта), ритмитов формации Elatina и Reynella Siltstone (Южная Австралия) [12, 13]. Данные представлены на рисунке 1.


Рисунок 1. Эволюция длительности дня от возраста Земли. Точки – данные наблюдений с ошибками измерений. Линия – расчет.

Кроме эволюции скорости вращения Земли можно наблюдать изменение длительности года в днях от возраста Земли, но для этого необходимо учесть линейное увеличение радиуса орбиты планеты:

.

В числителе этого уравнения стоит линейное увеличение радиуса орбиты планеты от ее возраста, а в знаменателе параболическое увеличение длительности суток.

Длительность года в днях измеряется непосредственно в наблюдении, не нуждается в пересчете (например, из общепринятого возраста Земли 4,5 млрд. лет) и потому не содержит искажений модели. Именно эту величину сравним на рисунке 2 с результатами наблюдений из работ [12, 13].

 

Рисунок 2. Линия – теоретическая зависимость количества дней в году от возраста Земли. Точки – измеренные значения из работ [12, 13]. Ромб – наше время.

Выводы

Возраст космических объектов (планет, звезд, галактик, Вселенной в целом), получен на основании новой теории гравитации. В свою очередь эта теория основана на существующих эмпирических фундаментальных законах и наблюдаемых свойствах Вселенной. Общепринятые модели эволюции звезд, модели формирования планет, замедление вращения Земли из-за приливного трения, эволюция радиусов орбит планет не могут с достаточной точностью описывать эволюцию параметров космических тел и не имеют формы законов. Например, принятый в современной науке возраст Земли равен 4,5 млрд. лет. Однако этот возраст получен методом изотопного датирования и соответствует времени кристаллизации самой древней коры. Связать время кристаллизации коры со временем формирования Земли, значит предложить модель формирования планеты. Другой временной рамкой такой модели служит существующая теория эволюции звезд, которая ограничивает возраст Солнца также примерно 4,5 млрд. лет. Таким образом, 4,5 млрд. лет – это модельный возраст к которому не следует привязывать наблюдательные данные или строить приливные теории на его основе. Наблюдательные данные должны быть свободны от моделей.

Значения увеличения радиуса орбиты Земли и радиуса планеты получены в виде законов и также хорошо согласуются с современными оценками. Так как в наше время намечается и проводится достаточно много экспериментов на эту тему, то наличие таких законов актуально.

Галилей установил, что скорость падения возрастает пропорционально времени, тогда ускорение свободного падения для Земли постоянно. Скорость расширения Вселенной постоянна (по абсолютной величине), тогда ускорение «Пионеров» и предложенный закон, объясняющий его – это «ускорение свободного падения Вселенной».

В новой теории гравитации уравнение (2) связывает массу тела (заряд) с волновым гравитационным полем вокруг него (с волновым пространством). Следующим свойством Вселенной отмечена независимость скорости света от систем отсчета (свойство волны). В результате расширение приводит к увеличению длины периода гравитационной волны тела и к увеличению его массы.

Наличие структур во Вселенной связано с тем, что передача гравитационного взаимодействия происходит с меньшей скоростью, чем передача электромагнитного взаимодействия. Так как пространство отождествлено с гравитационным полем, а радиус Вселенной увеличивается со скоростью света, то происходит «разрыв» материи и образуются структуры. По этой же причине Вселенная описывается гравитационным и электромагнитным взаимодействиями вместе.

Гипотеза эволюции Вселенной из-за распада ее исходного вещества была предложена астрофизиком академиком В.А. Амбарцумяном. Уравнение (4) правильнее назвать уравнением распада, так как расширение Вселенной происходит из-за изменения «упаковки» материи - распада. В этом случае процессы микромира и макромира взаимосвязаны и Вселенная на всех уровнях масштаба описывается только гравитационным и электромагнитным взаимодействиями.

Так как уравнение (2) связывает массу тела с пространством вокруг себя, то отсюда следует предсказуемость свойств Вселенной: эволюция звезд и их светимость, законы эволюции планет, структура планетных систем, крупномасштабная структура Вселенной и свойства микромира.
Заключение

Новая теория гравитации позволяет описывать не только свойства Вселенной и ее структуру, но и эволюцию параметров каждого космического тела. Для описания параметров планеты Земля использованы данные эволюции длительности суток, и количества дней в году за длительный (около 2 млрд. лет) интервал времени. С целью более общей проверки новой теории гравитации использовалось изменение периода чисел Вольфа за 0.3 млрд. лет и аномальное ускорение космических аппаратов «Пионеров».

Так как все рассмотренные в статье наблюдательные данные хорошо согласуются с законами новой теории гравитации, то эту теорию на данном этапе проверок следует признать работоспособной.

Библиографический список:

1. Carey W.S. Theories of the Earth and Universe: A History of Dogma in the Earth Sciences. – Stanford (California): Stanford University Press, 1988.
2. Kurkov A.A. New fundamental constants // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3. – P. 104-105.
3. Kurkov A.A. Relativity of movement taking into account electromagnetic and gravitational interactions // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3, P. 105.
4. Kurkov A.A. Maxwell theory describes solar system // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3. – P. 106-107.
5. Курков А.А. Эмпирическая теория Вселенной: монография. ‒ М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 84 с.
6. Курков А.А. Введение. Физика структур // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 10 (часть 4). – С. 615-623.
7. Курков А.А. Пространство – переносчик гравитационного взаимодействия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2011. – № 10. – С. 35-37.
8. Jean O. Dickey et al. Lunar Laser Ranging: a Continuing Legacy of the Apollo Program // Science. – 1994. – v. 265. – P. 482-490.
9. URL: https://naked-science.ru/article/nakedscience/anomaliya-pionerov-pervaya (дата обращения 25.01.2021).
10. F.R. Stephenson and L.V. Morrison, Long – term fluctuations in the Earth’s rotation: 700 B.C. to A.D. 1990 // Philosophical transactions of the Royal Society of London, A. – cccli (1995) – P. 165-202.
11. L. Luthardt, R. Rößler. Fossil forest reveals sunspot activity in the early Permian // Geology. – 2017, 45 (3). – P. 279-282.
12. Williams G.E. Tidal rhythmites: geochronometers for the ancient Earth-Moon system // Geology. Episodes. – 1989, 12(3). – P. 162-171.
13. Williams G.E. Geological constraints on the Precambrian history of earth’s rotation and the moon’s orbit // Reviews of Geophysics. – 2000(2). – 38. – P. 37–59.




Рецензии:

13.02.2021, 22:09 Саньков Петр Николаевич
Рецензия: Очень интересная, научно структурированная статья! Есть такие пожелания: 1) Цель, задачи и научную новизну сформулировать по общепринятым положениям. 2) Разделить заключение и выводы. 3) Выводы увязать с четко определенными задачами. После согласия автора с предложениями, лично я рекомендую эту увлекательную и научно взрывную статью.

15.02.2021 3:03 Ответ на рецензию автора Курков Андрей Андреевич:
Спасибо за лестный отзыв. Я, как и редакция,заинтересован в качественной статье. Буду переписывать статью в соответствии с пожеланиями рецензента. Попробую уложиться за пару недель и в стандарты журнала.

23.02.2021, 10:48 Петрухин Геннадий Михайлович
Рецензия:  Очень интересный материал! Представляется ценным то, что фундаментальые теоретические выкладки поддаются эмпирической проверке. Статья рекомендуется к опубликованию



Комментарии пользователей:

17.02.2021, 4:29 Курков Андрей Андреевич
Отзыв: Изменения внес досрочно, но с "общепринятыми" положениями у меня отношения плохие. Поэтому хороший результат не гарантирую. Однако я старался и результат немного улучшил. Хотелось бы увидеть эту статью опубликованной, чтобы больше к ней не возращаться. Готовлю очень сложную статью по "нестандартной" модели элементарных частиц с участием гравитации.


Оставить комментарий


 
 

Вверх