Гравитация без формул
Петров В.Н.
Действие гравитационных сил на различные тела известно давно, однако природа возникновения этих сил не открыта. В данной статье делается попытка раскрыть природу возникновение гравитационных сил, основываясь на эксперименте, который провел автор.
Все тела во Вселенной, двигаясь по своим траекториям, перемещаются в среде, которую называют – пространством-временем, физическим вакуумом. Важным является то, что данная среда обладает способностью передавать физические действия, а поэтому сама является материальной, а не какой-то виртуальной. Назовем эту среду – пространством.
При нахождении тела в пространстве происходит взаимодействие между ними. Тело действует на пространство, а пространство действует на тело. Тело, действуя на пространство «раздвигает» его, занимая его объем в котором оно находилось. «Раздвинутое» пространство деформируется. Деформация пространства могла бы проявляться в его сжатии, но пространство не сжимаемо (это свойство пространства) и поэтому оно искривляется.
В свою очередь искривленное пространство действует на тело в виде упругих сил, которые появились при искривлении пространства. Так как тело искривляет пространство со всех своих сторон, то и искривленное пространство действует на тело также со всех его сторон. Тело «сжимается» упругими силами искривленного пространства.
Область пространства, искривленную массой тела, назовем гравитационной ямой данного тела. Распределение кривизны пространства в гравитационной яме происходит не равномерно. Чем ближе к телу, тем больше искривлено пространство. И наоборот, чем дальше от тела, тем меньше искривлено пространство в гравитационной яме. Очевидно, что имеются области пространства, которые не искривлены массой данного тела.
При движении тела вместе с ним движется и образованная им гравитационная яма, а если тело вращается вокруг собственной оси, то вместе с телом вращается и его гравитационная яма. Следует отметить, что вместе с телом движется и вращается не пространство как таковое, а только его кривизна.
Рассматривая движение и вращение гравитационных ям вместе с телами необходимо отметить еще одну их особенность. Если мы сделаем сечение гравитационной ямы образованной массой тела на упругой поверхности вертикальной плоскостью, то получим линии искривления поверхности (Рис. 1).
Рассматривая гравитационную яму относительно вертикальной оси АА, мы увидим, что с левой и с правой стороны гравитационной ямы располагаются линии искривления упругой поверхности под действием массы тела. Эти линии являются зеркальным отображением друг друга или линиями с обратной кривизной по отношению друг к другу.
Таким образом, диаметрально противоположные линии искривления упругой поверхности имеют обратную кривизну по отношению друг к другу. Наличие обратной кривизны существует не только в гравитационной яме образованной на упругой поверхности, но также и в пространственной гравитационной яме. Данный факт имеет большое значение при рассмотрении вопроса гравитационного взаимодействия тел.
Гравитационное взаимодействие тел происходит только тогда когда происходит взаимодействие их гравитационных ям. Другими словами тела должны находиться на таком расстоянии, чтобы их гравитационные ямы «перекрывали» друг друга. Если тела находятся на расстоянии, при котором их гравитационные ямы не касаются друг друга, то гравитационного взаимодействия между этими телами не существует.
Гравитационное взаимодействие тел вращающихся вокруг собственной оси обусловлено взаимодействием скрученных гравитационных ям.
Эффект скручивания был предсказан в 1918 году австрийскими физиками Йозефом
Лензе и Хансом Тиррингом, которые отталкивались в своей работе от теории относительности А. Эйнштейна.
Согласно выводам этих ученых любое тело, вращающееся вокруг собственной оси, не только искривляет пространство, образуя гравитационную яму, но также скручивает гравитационную яму в сторону вращения тела и самой гравитационной ямы.
Вращение гравитационной ямы осуществляется благодаря вращению самого тела. Вращаясь, тело, передает вращательное движение, гравитационной яме начиная от области соприкосновения гравитационной ямы с телом до границы гравитационной ямы.
В результате того, что вращательное движение внутри гравитационной ямы передается не мгновенно, а с конечной скоростью, в областях гравитационной ямы находящихся на периферии вращательное движение запаздывает по сравнению с вращательным движением тела. Это приводит к спиралеобразным искажениям или к скручиванию гравитационной ямы. Каждый новый оборот тела вокруг собственной оси приводит к увеличению скручивания гравитационной ямы.
Как было указано выше, гравитационное взаимодействие тел вращающихся вокруг собственной оси обусловлено взаимодействием скрученных гравитационных ям. Особое значение в этом взаимодействии имеет направление скручивания гравитационных ям.
Рассмотрим два варианта гравитационного взаимодействия тел М1 и М2:
- тела вращаются вокруг собственной оси в одну сторону;
- тела вращаются вокруг собственной оси в разные стороны.
Вариант 1.
Если тела М1 и М2 вращаются в одном направлении, то их гравитационные ямы, в области соприкосновения, будут вращаться в противоположном направлении. Это значит, что скручивание гравитационных ям будет также противоположным.
Поэтому когда происходит гравитационное взаимодействие двух тел, вращающихся вокруг собственной оси в одном направлении, в области пространства между телами происходит наложение друг на друга двух видов скручивания имеющих противоположное направление. В результате такого наложения будет происходить компенсация скручивания гравитационных ям
Суммирующая кривизна пространства между телами будет уменьшаться. В областях пространства расположенного за телами будет происходить обратное. В результате наложения гравитационных ям друг на друга скручивание одной гравитационной ямы будет суммироваться со скручиванием другой гравитационной ямой. Так как эти виды скручивания имеют одно направление, суммирующая кривизна пространства в областях расположенных за телами будет возрастать.
Таким образом, в результате изменения кривизны в разных областях пространства будет происходить изменение значения упругих сил действующих со стороны искривленного пространства на тела. В тех областях пространства, где кривизна его уменьшилась, уменьшится и значение упругих сил и на оборот там, где кривизна пространства увеличилась, увеличится значение упругих сил.
Разные значения упругих сил действующих на тела со стороны искривленного пространства приводит к возникновению равнодействующих сил F1 и F2 действующих на эти тела. Равнодействующие силы будут приложены к телам и направлены навстречу друг другу. Будет происходить процесс сближения тел (Рис. 2)
.
Вариант 2.
Рассмотрим гравитационное взаимодействие тел вращающихся вокруг собственной оси в разном направлении (Рис. 3). Если тела вращаются вокруг собственной оси в разном направлении, то в области соприкосновения их гравитационные ямы будут вращаться в одном направлении. Рассмотрим картину проникновения гравитационных ям друг в друга у тел вращающихся вокруг собственной оси в разных направлениях.
Из Рис. 3 видно, что в области пространства расположенного между телами направление скручивания гравитационных ям совпадает и, следовательно, кривизна пространства увеличивается. В областях пространства расположенных за телами направление скручивания гравитационных ям противоположное и, следовательно, кривизна пространства уменьшается.
Изменение кривизны пространства приводит к изменению значения упругих сил действующих на тела со стороны искривленного пространства. В области пространства расположенной между телами значение упругих сил возрастает, а в областях пространства расположенных за телами значение упругих сил уменьшается. Возникают равнодействующие силы F1 и F2 приложенные к телам и направленные в противоположные стороны. Происходит процесс отталкивания тел друг от друга.
Процесс отталкивания тел друг от друга является таким же естественным, как и процесс сближения тел, друг с другом при их гравитационном взаимодействии. Выбор того или иного процесса происходит из-за направления вращения тел вокруг собственной оси относительно друг друга.
Описание проведенного эксперимента.
В основу проведения данной работы были положены движения планет Солнечной системы. При проведении данной работы была поставлена следующая цель:
- зарегистрировать изменения гравитационного поля у поверхности Земли, на ее солнечной стороне, при сближении планет с Землей.
Особый интерес представляло сближение Земли с Венерой. Этот интерес выражался в том, что, как известно Венера вращается вокруг собственной оси в противоположную сторону по сравнению с Землей. Это обстоятельство, как рассмотрено выше, создает условия, при которых пространство, находящееся между планетами, увеличивает свою кривизну и чем ближе планеты друг к другу, тем больше кривизна пространства между ними.
Увеличение кривизны пространства предполагалось зарегистрировать в данном эксперименте.
Изменения кривизны пространства прямо пропорционально влияет на ускорение тела находящегося в этом пространстве. Изменение ускорения тела в свою очередь приводит к изменению силы действующей на тело. Измеряя силу, действующую на тело, можно говорить о регистрации изменения кривизны пространства. В данном случае под силой действующей на тело принимается вес тела
Целый год, с периодичностью в две недели (14 дней), проводились измерения веса пробного груза (100 граммовая гирька) на электронных весах. За время проведения эксперимента расстояние между планетами Земля и Венера с начало уменьшалось, а потом, достигнув минимального расстояния, начало увеличиваться. По результатам, полученным в ходе проведения эксперимента и занесенным в таблицу, был построен график (Рис. 4).
По вертикальной оси отложено два значения – расстояние между планетами и Землей и вес пробного тела. По горизонтальной оси отложено время. На графике нанесены четыре кривые линии. Две нижних линии – это зависимость расстояния от Земли планет Венеры и Меркурия во времени. Меркурий за время проведения эксперимента три раза подходил к Земле на близкое расстояние и три раза удалялся от Земли.
Венера приближалась на кратчайшее расстояние только один раз. Средняя кривая линия – это зависимость веса пробного тела от времени. Верхняя кривая линия – это зависимость расстояния планеты Юпитер от Земли во времени. За время проведения эксперимента Юпитер один раз удалялся и один раз приближался к Земле.
Из графика видно, что по мере сближения Венеры с Землей происходит увеличение веса пробного тела. Это объясняется тем, что гравитационные ямы этих планет вращаясь в разные стороны при их сближении, увеличивают кривизну пространства расположенного между планетами.
Возникают равнодействующие силы, со стороны искривленного пространства, приложенные к планетам и направленные в противоположные стороны (Рис. 5). В свою очередь это приводит к возрастанию веса пробного тела, что мы видим на графике.
F1 – равнодействующая сила приложенная к Венере;
F2 – равнодействующая сила приложенная к Земле.
Однако как видно из графика зависимость веса пробного тела от времени не представляется в виде плавной линии. Это объясняется тем, что на пространство, в котором находятся Земля и Венера оказывает влияние гравитационная яма, образованная Меркурием.
За время проведения эксперимента Меркурий три раза подходил к Земле на близкое расстояние (точки 1, 3, 5) и три раза удалялся от Земли (точки 2, 4, 6). Меркурий, так же как и Земля, вращается вокруг собственной оси в противоположную сторону относительно Венеры. Поэтому кривизна пространства расположенная между Меркурием и Венерой при сближении этих планет увеличивается. Рассмотрим, как взаимодействуют три планеты (Меркурий, Венера и Земля) друг с другом (Рис. 6).
На рисунке изображено взаимодействие планет по парам. Силы взаимодействия между Венерой и Землей значительно больше, чем силы взаимодействия между Венерой и Меркурием. Это объясняется массами взаимодействующих планет. Масса Меркурия значительно меньше массы Земли, поэтому и силы взаимодействия Меркурия с Венерой меньше.
Из рисунка также видно, что направление вращение гравитационных ям Меркурия с Венерой и Венеры с Землей противоположны. Это сказывается при рассмотрении взаимодействия трех планет. Накладываясь, друг на друга, гравитационные ямы компенсируют кривизну общего для них пространства, уменьшая его.
Гравитационное взаимодействие трех планет, при их сближении изображено на Рис. 7. Из рисунка видно, что значение гравитационных сил между планетами уменьшилось. При уменьшении гравитационных сил уменьшается вес пробного тела около поверхности Земли. Это хорошо заметно на графике (Рис. 4, точки 1,3).
Особый интерес представляет на графике точка 5. Она, как и точки 1 и 3 отмечает во времени наименьшее расстояние между Землей и Меркурием. Поэтому также как в точках 1 и 3 вес пробного тела должен уменьшаться. Однако этого не происходит. Объясняется это следующим образом.
В это же самое время к Земле приближается Юпитер – самая большая планета Солнечной системы. Юпитер, как и Земля, вращаются вокруг собственной оси в одну сторону. Следовательно, при наложении двух гравитационных ям друг на друга, образованных Землей и Юпитером, происходит уменьшение кривизны пространства между планетами и возрастание кривизны пространства за планетами (Рис. 8).
Из рисунка 8 видно, что наибольшее действие со стороны искривленного пространства Земля получает с солнечной стороны своей поверхности, т.к. в этой области пространства складывается кривизна гравитационных ям Земли и Юпитера.
В результате этого возникает равнодействующая сила, действующая на Землю со стороны Солнца. Естественно, что данная сила действует на пробный груз, вес которого возрастает. В точке 7 (наименьшего расстояния между Землей и Юпитером) вес пробного тела имеет максимальную величину. В дальнейшем при удалении Земли от Юпитера вес пробного тела уменьшается.
12 ноября 2005 г.
Если среда, называемая пространством, материальна, то из чего она состоит и каковы её пределы ?