CC BY
11
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.58.166 Кораблев Г.А.
Доктор химических наук, профессор, Ижевская государственная сельскохозяйственная академия УРАВНЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЛЯ ДВУХ ДВИЖЕНИЙ ПЛАНЕТ
Аннотация
Модифицируя уравнение Кеплера по орбитальным движениям планет даны уравнения зависимости вращательного и орбитального движений планет, рассчитаны углы их вращения. Установлены волновые принципы прямого и обратного вращения планет. Установленные зависимости проявляются на различных масштабных уровнях структурных взаимодействий, в том числе в биосистемах. Равенство углов вращения Солнца и Земли через резонанс корпускулярно-волнового механизма определяет возможность земного фотосинтеза. Точность расчетов соответствует точности экспериментальных данных.
Ключевые слова: Орбитальное и вращательное движения планет, прямое и обратное вращение планет, углы вращения, фотосинтез.
Korablev G.A.
PhD in Chemistry, Professor, Izhevsk State Agricultural Academy, EQUATIONS OF FUNCTIONAL DEPENDENCIES FOR ROTATIONS OF TWO PLANETS
Abstract
In the article we have provided equations for dependences by modifying the Kepler equation with respect to the orbital motions of the planets and calculated the rotational and orbital motions of the planets with the angles of their rotation. We have established the wave principles offorward and reverse rotation of planets. The established dependencies are manifested at various scale levels of structural interactions, including bio-systems. The equality of angles of the Sun and the Earth rotation through the resonance of the particle-wave mechanism determines the possibility of terrestrial photosynthesis is presented in the paper. The accuracy of the calculations corresponds to the accuracy of experimental data.
Keywords: Orbital and rotational motions of planets, direct and reverse rotation of planets, angles of rotation, photosynthesis.
Введение
Окружающий нас материальный мир находится в непрерывном движении. Основные виды механического движения функционально связанные между собой (поступательное, вращательное и колебательное) определяют динамическую стабильность систем. К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал по физико-химическим свойствам простых и сложных соединений и по принципам их самоорганизации на различных масштабных уровнях такой конформации.
Но является актуальной проблема установления наиболее общих закономерностей этих процессов. «Однако наука пока ещё слишком далека от того, чтобы осуществить это в общем виде» [1]. Так небесная механика, используя весь арсенал аналитических и качественных методов, даёт решение многих задач о движении твердых тел, например [2,3]. Но нуждаются в дальнейшем обсуждении некоторые другие вопросы небесной механики, например функциональная зависимость вращательного и орбитального движения планет, а также исходные принципы формирования прямого и обратного движения планет. Поэтому в данной работе делается попытка исследования таких проблемных вопросов с использованием ранее предложенной [4] концепции корпускулярно-волнового дуализма.
1. Исходные критерии
(Получены на основе работы [4])
1. В системах, в которых взаимодействие идет по градиенту потенциала (положительная работа), результирующая потенциальная энергия находится по принципу сложения обратных значений соответствующих энергий подсистем. Аналогично рассчитывается приведенная масса для относительного движения изолированной системы двух частиц.
2. В системах, в которых взаимодействие идет против градиента потенциала (отрицательная работа) выполняется алгебраическое сложение их масс и также - соответствующих энергий подсистем (аналогично гамильтониану).
3. Два принципа сложения энергетических характеристик структурных взаимодействий можно трансформировать на процессы корпускулярно-волнового дуализма.
Во всех взаимодействиях по градиенту потенциала, идут корпускулярные процессы, а волновой дуализм соответствует взаимодействиям против градиента потенциала.
4. Акт квантового действия, выраженный через постоянную Планка, сводится к равновесно-обменному перераспределению энергии между корпускулярными и волновыми процессами.
5. Разность фаз электрических и магнитных колебаний в электромагнитной волне составляет ^ . Используя как
коэффициент пропорциональности величину (—^ , получаем уравнение для постоянной Планка с точностью, близкой к точности самих исходных данных:
h = (£+ ао) Ре \ ,
где а0 = 0,0023293 - экспериментальная квантовая поправка к спиновому gs - фактору электрона, е -электрическая постоянная, ц - магнитная постоянная. Здесь Pe = wr, где w - энергия свободного электрона, r - его классический радиус.
6. Предполагается, что при вращательно-поступательном движении электрона происходит перераспределение энергий в системе частица-волна, что проявляется через угловой вектор такого движения (угол намотки) - в.
Этот угловой вектор движения электрона квантуется целым числом через квадрат тангенса угла: tg2qz = 2; tg260° = 3; tg245° = 1, где фг = 54,730 - есть так называемый геодезический угол, который широко проявляется в природе и используется в технике, например при изготовление космических аппаратов.
Квантовые функции квадрата тангенса к = 1, 2, 3 численно определяют соотношения двух катетов треугольника, значения которых через осевые и окружные напряжения характеризуют энергетические соотношения в системе с корпускулярными и волновыми процессами.
7. В квантовой механике отношение магнитного момента частицы к ее механическому моменту называется магнитомеханическим отношением - g. При этом gs = 2, если магнитный момент электрона обусловлен только спиновой составляющей и g = 1, если он создаётся орбитальным движением электронов. Их соотношение gs / g = 2, что как и tg2qz = 2 характеризует в данном подходе соответствующие корпускулярно-волновые зависимости.
2. Уравнение зависимости вращательного и орбитального движения планет
Выше приведенные принципы корпускулярно-волнового механизма позволяют с единых позиций рассматривать разнородные по природе и по масштабам многие структурно-динамические процессы. Например, характеристика
спин-орбитального взаимодействия - постоянная тонкой структуры а = 7 , где r - классический радиус электрона, X -
я
его комптоновская длина волны.
Формально, но аналогично: сила взаимодействия двух длинных проводников с током пропорционально
1 ;
отношению -— , где l - длина проводников, r - расстояние между ними.
И само число 2п, широко используемое в физических закономерностях, равно отношению длины окружности к её радиусу: 2п = l / R.
В этих примерах, как и во многих других, данный подход позволяет оценивать структурные взаимодействия, исходя из соотношений корпускулярных и волновых пространственно-энергетических параметров в каждом акте действия. Очевидно, проявляются такие принципы и в третьем законе Кеплера, который может быть записан в виде
[3]:
Gm = 4л2 ^ (1)
где: G - гравитационная постоянная, т - масса планеты, здесь a - расстояние до барицентра (центра масс системы), T - период обращения планеты. Введя относительную массу m0 = — (где тз - масса Земли), можно получить:
Gm3 а3 а3
—- = —-, поэтому —-= const
4я2 Т2т0 J Т2 т0
Или:
а
-1-т = const (2)
(Т2)зш0з
Так как массы планет достаточно малы по сравнению с расстоянием их до Солнца, то в первом приближении их можно считать математическими точками применить для них уравнение периода математического маятника:
Т 2 = 4л2 — , где g - ускорение свободного падения. За длину маятника l можно принять средний радиус
орбитального движения планеты - R. Тогда в числитель формулы (2) по аналогии с ранее приведенными зависимостями можно ввести радиус планеты r и получим:
г
-т = Y (3)
„ м
Это выражение в единицах -^г для космических макроструктур удовлетворяет исходному принципу
с /3
корпускулярно-волнового механизма. Но в третьем законе Кеплера рассматривалось только орбитальное движение, а в данном случае два движения, каждый из которых имеет свою волновую часть. Поэтому имеет место интерференция когерентных волн.
Сама когерентность аналогично выше приведенным примерам может рассматриваться как отношение разности хода волн к длине когерентной волны . Наиболее просто принцип интерференции выполняется для жидкогазовых планет (планеты системы Юпитера), что показано в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики вращательного и орбитального движения планет
Планета г106, м R-109, м м с Направление вращения Расчетная формула для в
Меркурий 2,4397 57,9 1039,7 + 1/ Y П '22
Венера 6,0515 108,2 855,17 - (2n + l)V2^
Земля 6,3780 149,6 755,2 + 2nV2I 2
Марс 3,3970 227,9 734,7 + 2nV2I 7.
Продолжение табл. 1 - Характеристики вращательного и орбитального движения планет
Планета г106, м Я-Ш9, м м ъ ж с '3 Направление вращения Расчетная формула для в
Юпитер 71,492 778,6 715,8 + У 2 »-
Сатурн 60,268 1433,7 735,9 + ¥ 2 п-
Уран 25,596 2870,4 463,6 - (2п + 1)|
Нептун 24,764 4491,1 365,49 + У 2 п-
Плутон 1,1510 5868,9 295,55 - (2П + 1)£
Таблица 1 - Характеристики вращательного и орбитального движения планет _(продолжение)_
Планета п в, ^ с 8- в 5=во в°1 е°2 е° [3, 5, 6]
Меркурий 2 735,2 0,9735 86,6 87,0
Венера 1 740,6 0,9810 87,2 87,0
Земля 1 755,2 1 66,56 66,556
Марс 1 734,7 0,9728 64,75 64,8
Юпитер 1 715,8 0,94781/2 86,6 86,9
Сатурн 1 735,9 0,9744 64,85 64,3
Уран 1 696,8 0,9227 82,07 82,0
Нептун 2 730,98 0,967932 62,5 61,68
Плутон 2 738,75 0,9782
<в>=732,5
Усиление колебаний соответствует прямому вращению планет.
= 2 п\
Ослабление колебаний происходит при обратном вращении планет.
//_ = ( 2п + 1)^ ,
(4)
(5)
где п - целое число.
Интенсивность распространения волны зависит от плотности среды и распределения её по объему планеты. Величина, характеризующая нарастание плотности планеты к её центру, называется безразмерный момент инерции (I). Соотношение средних значений I для твердотельных и для жидкогазовых планет по разным данным [3,5,6] находится в пределах от 1,4 до 1,45, что приведено в таблице 2.
Таблица 2 - Соотношение безразмерных моментов инерций твердотельных и жидкогазовых планет по [3, 5
Планета Меркурий Венера Земля Марс <1*т>
I* 1 т 0,324 0,333 0,33076 0,377 0,341
Планета Юпитер Сатурн Уран Нептун т* <1 жг>
1* 1 жг 0,20 0,22 0,23 0,29 0,235
Такое свойство для твердотельных планет учитывается в таблице 1 в уравнениях (4, 5) введением величин п ^ 2 и (2 п + 1 ) ^2. Такой же подход относится и к планете Меркурий, поскольку эта планета ближе всех находится к Солнцу, к его плазменной жидкогазовой структуре.
В целом применение корпускулярно-волнового механизма к космическим макросистемам дает объяснение специфики формирования у планет прямого или обратного вращения.
3. Углы вращения планет
По физическому смыслу параметр в характеризует разность хода интерферирующих волн, а величина у - длину волны. Средняя величина в = 732,5 м/с23 с отклонением от неё для большинства планет менее 2 % (кроме Урана).
В работе [4] для оценки квантовых переходов в атомах использовалось уравнение tg2 в = к. В уравнении Кеплера и в других закономерностях космических макросистем используются квадраты и кубы исходных параметров. В данном подходе, как показали расчеты, выполняется полуэмпирическое уравнение:
/ = ( гд 2в) 3 (6)
где в - угол вращения планет.
Для планеты Земля в = 755,2 и по уравнению (6) получается величина в0 = 66,455 . Для более точного расчета, учитывая некоторую аналогию макро- и микропроцессов используем, как и ранее экспериментальную квантовую поправку в виде а0 = 1,0023293 по уравнению:
О 1 = а о О о (7)
т ^ жг 1,451.
Расчёт по уравнениям (6,7) даёт для Земли величину д х = 66,560° с отклонением от экспериментального значения на 0,007%. Это же значение угла вращения имеет и Солнце.
Применительно к остальным планетам в уравнении (7) вводится величина 5 = , (где во - значение величины в
Р о
для Земли) согласно уравнений:
д 1= а 05 д 0 или д 1= а 0^-д 0 (8) (8а)
Р о
д2= 1 а о5 д 0 или д2= о^д о (9) (9а)
Формулы (8 и 8а) выполняются для тех планет, у которых угол вращения меньше земного. Для остальных планет выполняется формулы (9 и 9а). Это те планеты, с которых начинается планетная подсистема по значению безразмерного момента инерции (Меркурий и Юпитер), а также планеты с обратным ходом вращения (Венера и Уран). Результаты расчетов представлены в таблице 1.
4
Коэффициент - применялся и ранее для сравнительной оценки квантовых переходов различного вида сложности [4]. В данном исследовании среднее соотношение углов вращения планет по экспериментальным данным [3,5,6]
4
приведенное в таблице 3, также имеет величину 1,336 ~ - .
Таблица 3 - Соотношение углов вращения планет по [3, 5, 6]
Планета Меркурий Венера Юпитер Уран <02>
02 87,00 87,00 86,90 82,00 85,73
Планета Земля Марс Сатурн Нептун <01>
0i 66,556 64,80 64,30 61,00 64,16
4
Примечание: среднее значение &2/&1 = 1,336 ~ -
Для величины S влияние распределения плотности среды у планет учтено через фактор перехода от одного уровня распределения плотности к другому. Так для Юпитера по таблице 2 величина I меньше по сравнению с земным I в 1,45 раза и поэтому в расчетах S = 0,94781/2. Для Нептуна наоборот по сравнению с Юпитером I* возрастает в 1,45 раза и поэтому в расчетах взята величина S = 0,967932.
Все результаты расчетов находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Выводы
1. Получены полуэмпирические уравнения зависимости вращательного и орбитального движения планет.
2. На основе ранее предложенной методики оценки корпускулярно-волнового механизма объясняются многие структурно-динамические процессы в макро- и микросистемах, в том числе специфика формирования у планет прямого или обратного вращения.
3. Приведенные расчеты углов вращения планет находятся в пределах точности экспериментальных данных.
Список литературы / References
1. Эрден-Груз Т. Основы строения материи / Т. Эрден-Груз // М.: Мир, 1976. - 438 с.
2. Дубошин Г.Н. Небесная механика / Г.Н. Дубошин // М.: Наука, 1978. - 456 с.
3. Пантелеев В.Л. Физика Земли и планет. Курс лекций / В.Л. Пантелеев // МГУ. Москва, 2001.
4. G.A. Korablev. Spatial-energy parameter and its application in research. LAP LAMBERT Academic Publishing. Germany. Рр. 1-65.
5. Физическая энциклопедия. М.: «Советская энциклопедия». Т.1, 1988. - 704 с.; Т.2, 1990. - 704 с.; Т.3, М.: «Большая Российская энциклопедия». 1992. - 672 с.
6. Аллен К.У. Астрофизические величины / К.У. Аллен // М.: Изд. «МИР», 1977. - 446 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Jerden-Gruz T. Osnovy stroenija materii [Basics of matter composition] / Т. Jerden-Gruz // М.: Mir, 1976. - 438 p. [in Russian]
2. Duboshin G.N. Nebesnaja mehanika [Celestial mechanics] / G.N. Duboshin // М. : Nauka, 1978. - 456 p. [in Russian]
3. Panteleev V.L. Fizika Zemli i planet. Kurs lekcij [Physics of Earth and planets. Lectures] / V.L. Panteleev // MGU. Moskva [MSU. Moscow], 2001. [in Russian] http://www.astronet.ru/db/msg/1169697/node17.html
4. G.A. Korablev. Spatial-energy parameter and its application in research. LAP LAMBERT Academic Publishing. Germany. Рр. 1-65.
5. Fizicheskaja jenciklopedija [Encyclopedia in physics]. M.: «Sovetskaja jenciklopedija» ["Sovetskaya enciklopedia"]. V.1, 1988. - 704 p.; V.2, 1990. - 704 p.; V.3, M.: «Bol'shaja Rossijskaja jenciklopedija» ["Bolshaja Rossijskaja enciklopedia"]. 1992. - 672 p. [in Russian]
6. Allen K.U. Astrofizicheskie velichiny [Astrophysical magnitudes] / K.U. Allen // M.: Izd. «MIR» [М.: Mr], 1977. -446 p. [in Russian]
