33. Энергетический регулятор Солнечной Системы
Своим могучим притяжением Солнце удерживает около себя многие небесные тела, которые движутся по своим круговым путям вокруг центрального светила, образуя Солнечную систему. Солнечная сила – это, разумеется, главная, но не единственная сила, действующая в Солнечной системе. Каждое небесное тело, каким бы оно ни было по массе и объему, является источником собственной силы. Это означает, что каждое небесное тело притягивается не только центральным светилом, но и друг другом. И хотя гравитационные взаимодействия между телами невелики по сравнению с притяжением Солнца, однако с ними приходится считаться, поскольку они вызывают отклонения от движения, которые в астрономии называются возмущениями.
Наибольшие возмущения вызывает планета-гигант – Юпитер. Он оказывает довольно сильное влияние на ближайшие к нему планеты, отклоняя их с пути равномерного кругового движения, заданного Солнцем. Но особенно сильное влияние Юпитер оказывает на движение астероидов и комет, когда они близко к нему подходят.
Взаимное притяжение существует не только между планетами, но и между планетами и их спутниками (если таковые имеются). Самым ярким примером гравитационного взаимодействия между планетой и его спутником является наиболее изученная система Земля – Луна. Обращаясь вокруг Земли, Луна вызывает на Земле приливы и отливы. С приливами перемещается огромная масса воды. Ось приливных выступов направлена к Луне. При своем осевом вращении Земля стремится повернуть водяной приливной выступ. Но поскольку Земля вращается вокруг своей оси гораздо быстрее, чем Луна обращается вокруг Земли, то Луна оттягивает водяной выступ к себе. В результате возникает так называемое приливное трение. Оно действует на скорость вращения Земли как тормоз, и земные сутки с течением времени становятся длиннее.
В свою очередь, сильные приливы, долгое время вызывавшиеся Землей, настолько затормозили вращение Луны, что период осевого вращения Луны стал равен периоду ее орбитального движения.
Таким образом, в Солнечной системе отчетливо проявляются две силы, родственные по своей природе, но противоположные по действию, – это главная движущая сила Солнца и суммарная сила взаимного притяжения всех тел Солнечной системы. Главная движущая сила Солнца – это положительная сила. Суммарная сила взаимного притяжения, противодействующая главной движущей силе Солнца, – это отрицательная сила. К отрицательной силе относится также сила сопротивления околосолнечной среды, сквозь которую пролетают небесные тела. Установлено, что околосолнечная среда содержит немало пыли и газа. А такая запыленная среда может противодействовать движению небесных тел. Совместное влияние двух полярных сил на небесные тела усложняет их движение. Сложное движение небесных тел проявляется в целом ряде разноскоростных космических циклов, о чем довольно подробно говорилось выше.
Совместное влияние двух полярных сил на небесные тела вызывает и другие явления космического характера. Если, например, положительная сила заставляет небесные тела двигаться по своим круговым путям вперед, то отрицательная сила оказывает постоянное сопротивление движению тел, вследствие чего тела испытывают непрерывное торможение. Двигаясь в условиях непрекращающегося торможения, небесные тела постепенно теряют свою кинетическую энергию и сближаются друг с другом под действием сил притяжения.
Такая ситуация ставит под сомнение устойчивость Солнечной системы. Для Солнечной системы это означает, что под действием накапливающихся возмущений близкие к Солнцу планеты в конце концов упадут в раскаленную пучину светила, а дальние – наоборот, разорвут цепи притяжения и улетят прочь от Солнца…
Но, вопреки всем предположениям и страхам, Солнечная система существует на протяжении нескольких миллиардов лет, и сомневаться в ее устойчивости, казалось бы, нет никаких причин. Нет также однозначного ответа на вопрос: как же все-таки удается Солнечной системе преодолевать торможение движения небесных тел и сохранять свою устойчивость? Для того чтобы сохранять динамическое равновесие в условиях непрекращающегося торможения, Солнечной системе необходимо иметь какой-то энергетический источник, который бы компенсировал расходы кинетической энергии, затрачиваемые телами на преодоление сил торможения.
Поскольку небесные тела сами по себе не могут служить источником дополнительной энергии, то вывод напрашивается сам за себя: энергетическим источником в Солнечной системе является само Солнце. Именно Солнце, точнее сказать, сила, исходящая из могучего центрального светила, является тем самым энергетическим регулятором, с помощью которого Солнечная система поддерживается в определенном динамическом равновесии.
Не приходится сомневаться в том, что устройство и принцип действия энергетического регулятора Солнечной системы чрезвычайно сложен. И все-таки можно попытаться рассмотреть хотя бы основные его особенности. Прежде всего, рассмотрим вкратце физическую величину, которую называют силой. Сила – причина ускорения. Сила – величина векторная, то есть, кроме численного значения (модуля), имеет направление.
Согласно третьему закону Ньютона, во время движения тела по окружности действуют две силы. Сила, тянущая тело к центру и сворачивающая тело с пути, называется центростремительной силой или силой притяжения. По закону Ньютона сила взаимного притяжения прямо пропорциональна произведению масс притягивающихся тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Если существует центростремительная сила, то должна быть и другая сила, равная ей по величине, но противоположная по направлению. Эта сила называется центробежной силой. Центробежная сила обусловлена вращением тела вокруг собственной оси. Ее модуль зависит от трех факторов – массы (m), расстояния до оси вращения (r), скорости (w – угловая скорость) и определяется уравнением:
P = m w2 r.
На экваторе тела центробежная сила принимает максимальное численное значение, а на полюсах ее значение – нуль. Следовательно, центростремительная сила, уравненная центробежной силой, на экваторе тела тоже принимает максимальное численное значение.
Результирующую этих двух сил принято называть силой тяжести.
Из сказанного выше следует, что на экваторе Солнца модуль силы тяжести Солнца максимален. И если бы планеты Солнечной системы двигались бы строго вдоль солнечного экватора, они были бы обеспечены максимальными скоростями движения, иначе – обладали бы большей кинетической энергией. Из курса физики мы знаем, чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше его кинетическая энергия.
Но, как известно, траектории планет не пролегают вдоль солнечного экватора. Половину своего пути планеты проходят над солнечным экватором, а другую половину пути – под ним. И только дважды за один свой оборот они попадают на солнечный экватор, где сила тяжести Солнца максимальна по модулю. Именно эта колоссальная сила Солнца заставляет все планеты двигаться по своим круговым орбитам с определенными скоростями.
Скорость является одной из важных физических характеристик движения планет. Известно, что от скоростей движения планет зависит вид и положение планетных орбит вокруг Солнца. Также известно, что скорости движения планет не являются фиксированными величинами, а со временем изменяются. Причиной изменения скоростей движения планет является, как уже говорилось выше, совместное влияние на движение планет двух полярных сил. Роль двух полярных сил в изменении скоростей движения планет и в последующем изменении вида и положения планетных орбит вокруг Солнца сводится к следующему. Отрицательная сила, которая на первый взгляд кажется такой незначительной по сравнению с центральной силой, что иногда ей хочется пренебречь, довольно существенно проявляется со временем. В течение долгого времени она медленно снижает скорость движения каждой планеты, в результате чего планета перемещается на другую орбиту. При этом центральная сила стремится устранить тормозящий эффект. Ее действие по устранению тормозящего эффекта сводятся к уравновешиванию силы торможения. Считается, что именно из-за такой расстановки двух полярных сил поддерживается относительное динамическое равновесие во всей Солнечной системе.
Понятно, что центральная сила не может до бесконечности уравновешивать отрицательную силу, которая чрезвычайно медленно, но неуклонно снижает скорость движения каждой планеты и в итоге превращает планету в «падающую». Чтобы «падающая» планета окончательно не потеряла имеющийся запас кинетической энергии и в конце концов не разбилась, ей необходима энергетическая «дозаправка», благодаря которой планета смогла бы обрести новый шанс на существование в Солнечной системе.
Далее хочется сказать, но не в качестве утверждения, а в качестве новой версии, требующей углубленного изучения, что энергетическая «дозаправка» каждой планеты происходит во время регулярных противостояний планеты и Солнца.
По своей физической сути, противостояние планеты и Солнца – это самый быстрый и эффективный способ передачи разных видов энергии от мощного источника излучения – Солнца – к планете-потребителю. Главные особенности такого способа передачи энергии заключаются в том, что мощность передаваемой энергии огромна и что перенос этой энергии осуществляется целенаправленно. За счет мощного потока энергии, сфокусированного на планету, в достаточно короткие сроки восполняются энергетические ресурсы планеты, которые она израсходовала на преодоление силы сопротивления за долгие годы своего существования.
Можно также сказать, что противостояние планеты и Солнца – это самый быстрый и эффективный способ передачи движения от Солнца к планете. Именно с противостояния началось движение каждой планеты вокруг Солнца. На протяжении многомиллиардной истории Солнечной системы планеты и Солнце многократно возвращались к своему «первому времени». Регулярное возвращение каждой планеты и Солнца в первоначальную позицию происходит через строго определенные промежутки времени. Так, например, наша планета и Солнце выстраиваются в свою первоначальную позицию через каждые 26100 и 339300 лет.
