Астрономи тлумачать, те, що Місяць постійно звернена до Землі однією і тією ж стороною, це просто збіг обертального руху Місяця з його поступальним рухом навколо Землі. За один обхід навколо планети просто робиться один оберт навколо своєї осі, і тому ми бачимо тільки одну її сторону. Відповідь, здавалося б, вичерпана. Цьому можна було б повірити і погодитись як з істиною. Але закони логіки чомусь на таку угоду не дозволяють: до повної відповіді ніколи не підшукуються різні питання про щось незрозуміле у вичерпній відповіді. А незрозумілою у зрозумілій відповіді випадкового збігу обертального руху зі зверненням і буде – лібрація Місяця.
Продовження. Початок в Фундаментальні закони механіки -1- чи дійсно вони такими є
Лібрація Місяця – потрібен закон для її пояснення
Чому Місяць хитається? Чому він такий нестійкий? Адже це дуже потужне тіло, а не пушинка на повітрі. Спробуйте похитати масивним маховим колесом, скільки треба докласти зусиль? Чому не властиво погойдуватись Землі? Та й не похитується кинутий в повітря камінь. Якщо йому дано обертальний момент, він обертається, а якщо не дано, то він зберігає одне положення і летить, але не колихається то в один, то в інший бік. У русі тіло завжди зберігає свою стійкість. До прикладу, можна взяти гіроскоп. А тому, судячи з аналогії з цілого ряду прикладів, при рівномірному обертанні Місяця за кожним циклом цього не повинно бути. Але воно є і факт незаперечний. А лібрація Місяця – це до загальної суми обертального та поступального руху додається ще третій вид руху.
Чи може відбуватися лібрація Місяця, як явище, поза своїм законом? А якщо ні, то який її зміст? У чому полягає суть цього третього виду руху? Але оскільки це явище пов'язане з рухом, вірніше, воно саме є незрозумілим рухом, то хочемо ми чи не хочемо, а змушені приписувати його законам руху - закону інерції і вимагати від нього розумного пояснення.
Лібрація Місяця, імовірно, вже не повинна бути випадковим збігом з якимось іншим видом руху, оскільки цей рух ритмічний і повторюється за кожним циклом.
Меркурій теж рухається навколо Сонця, як і решта планет. Але його орбіта чомусь відрізняється від орбіт інших планет. Чи не від руху це залежить? Чи характер такого руху залежить від якихось інших незрозумілих нам причин? А якщо сам характер такого руху залежить саме від самого руху, то фундаментальний закон механіки і має нам усе це пояснити.
Є рухи і не дуже помітні, але дуже великої важливості за своїм значенням, так як за ними можуть ховатися ще цікавіші таїнства природи.
Припливи так і залишаються загадкою
Здавалося б, питання про припливні рухи вже давно вирішено. Земна кора в підмісячній області завжди піднімається і завжди рівномірно двічі на добу утворюються припливи та відпливи у морях та океанах. Те, що це загадкове явище пов'язане із впливом Місяця, є незаперечним. Відповідь на це дивовижне явище, як вважається, дано ще за часів Ньютона. Однак, і після такої переконливої відповіді виникають не те що не зрозумілі зовсім сторони явища, а й серйозні протиріччя та заперечення. Істинна відповідь, як уже було сказано, ніколи не містить у собі зайвих питань, а тим більше суперечливості. А до існуючого нині пояснення є серйозне питання, яке одразу ставить під сумнів достовірність відповіді і більше - чи не перекреслює її.
Припливи пояснюються на базі закону всесвітнього тяжіння. Це, безумовно! Найпростіший погляд на це явище не викликає сумніву в тому, що воно, так!, залежить від взаємного тяжіння між Місяцем і Землею. Отже, слід шукати причину у законах всесвітнього тяжіння, тобто, вимога від нього, щоб він все це пояснив до тонкощів.
Пояснення можуть бути різні і навіть правильні, але неповні, не у всіх деталях. Буває й так, що пояснене все до тонкощів, а якщо глибше та всеосяжне поміркувати над такими, то виникає якийсь невимушений сумнів щодо достовірності такого. Пояснення вважається задовільним і надійним, коли стає зрозумілим весь перебіг подій причинно-наслідкового зв'язку, коротше кажучи - справжній механізм явища, що цікавить нас.
І ось постає питання: який механізм взаємодії між Землею та Місяцем, щоб земна твердь і водні маси так бурхливо реагували на цю взаємодію? І тим більше це цікаво і навіть захоплююче, що відома причина і очевидна спадковість, а як саме протікає хід самої дії - найглибша таємниця.
Моделюємо загальноприйняті теорії про припливи
Загальноприйняте пояснення свідчить таке. Відповідно до законів всесвітнього тяжіння між Землею та Місяцем існує взаємне тяжіння. Та частина земної речовини, що перебуває до Місяця, тобто, підмісячна територія суші і водний простір, притягується Місяцем з більшою силою ніж загальна маса Землі та більш віддалені ділянки її поверхні. "Притягання Місяця надає певного прискорення Землі та всіх тіл, що знаходяться на поверхні Землі. Однак оскільки відстань від Місяця до різних точок на поверхні Землі різна, то сила тяжіння, а разом з тим і прискорення також різні. Звернені до Місяця частини Землі, як найбільше близькі, притягуються сильніше, ніж центр Землі, а частини, звернені в протилежний від Місяця бік, як найбільш далекі, притягуються до Місяця слабше ніж центр Землі. (С.У. Гончаренко "Фізика для допитливих").
Таке пояснення, можна впевнено вважати, задовольняє кожного, хто прагне знання. Тут усе просто та зрозуміло. Та й така практика підтверджує. Якщо тримати магніт на віддалі від шматка заліза, він його слабко притягує. Але варто наблизити, як зростає сила тяжіння, і що ближче - то сильніше. Якщо згадати (ще раз) закон всесвітнього тяжіння, те саме виходить: чим ближче якесь тіло до джерела тяжіння, тим сильніше воно притягується ним. Відповідь вичерпана, бо вона аргументована.
Але це пояснення лише здається правдоподібністю. Це лише поверхове і заколисуюче розуміння фізичного явища, де ясність ця є гарною завісою, за якою ховається істина.
Ми навіть відшуковуємо аналогію на найпростіших, але достовірних прикладах. Ми відразу посилаємося і на ньютонівський закон всесвітнього тяжіння. І робимо все логічно, правильно. Але чи глибоко ми осмислюємо це посилання? Чи правильно ми ним користуємося? Відверто кажучи, лише поверхово та примітивно.
А що, коли ж знову послатися на той же самий закон всесвітнього тяжіння? Чи буде він сам суперечити нашому поясненню про сутність припливів, яке ми з такою впевненістю виводили за його допомогою?
Порівняємо нині існуюче пояснення про припливи зі змістом закону всесвітнього тяжіння. І так, як він цього вимагає, якщо ми вважаємо його достовірним.
"Всі тіла притягуються один до одного з силою пропорційною квадрату відстані між ними" - говорить закон всесвітнього тяжіння. Простіше кажучи, це означає, що чим ближче тіло до центру мас планети, тим сильніше воно притягується, а чим далі – тим слабше. У законі переважно йдеться про небесні тіла. Але закон всесвітнього тяжіння справедливий і для тіл, що знаходяться на поверхні планети.
Давайте подивимося, яке ж має бути тяжіння підмісячної поверхні Землі до Місяця і тієї ж поверхні тяжіння до власного центру тяжіння відповідно до знайомого нам формулювання закону всесвітнього тяжіння (без будь-яких математичних розрахунків і формул).
Насамперед притягнемо до роботи фактичні дані, скористаємося ними як найголовнішою опорою в логічних міркуваннях. А такими будуть такі факти. Сила тяжіння на поверхні Землі в 6 разів потужніша, ніж на поверхні Місяця; сила тяжіння Місяця в 6 разів слабша за земний. Якщо силу земного тяжіння прийняти за одиницю, то сила місячного тяжіння дорівнюватиме 0,16 земного.
Згідно з існуючим поясненням причин виникнення припливів на Землі, заснованого на видимому вертикальному русі її материкової кори і водних мас морів і океанів, виходить, що підмісячну частину земної тверді Місяць сильніше притягує, ніж сам центр гравітації Землі.
Якщо, згідно з існуючою думкою, уважно вдуматися в усі деталі динамічного руху земної поверхневої оболонки і все це уявити собі образно - змоделювати весь динамізм, то виходить, що сама оболонка як би не дуже-то жорстко пов'язана з внутрішньою масою планети. Уявляється, що всередині, десь під корою, мають бути порожні простори для компенсації різниці вертикальних рухів. Якщо, наприклад, амплітуда коливань земної поверхні становить більше 30 см (за деякими даними до 0,5 м), то це означає, що десь глибоко під затверділою оболонкою має бути такий між-шаровий простір і чимось особливим заповнений, що сприяв би цьому вертикальному руху, не допускаючи коливальних рухів всієї внутрішньої маси земної речовини. Адже немислимо, щоб по ходу вертикальних рухів земної кори слідом за нею тягнувся весь вміст планети під цією підмісячною ділянкою. Тут явна неправдоподібність, але до такого розуміння примушує сам факт вертикальних рухів під час припливів.
Але й немислимо, щоб земна твердь, настільки щільно вкладена під такою величезною своєю вагою, могла непомітно для себе розтягуватися немов гума. Адже товща земної кори становить середньому 30-40 км під материками, а під гірськими масивами до 70 км.
А як гірські масиви? Чи відчувають вони припливний вплив Місяця? Напевно, не відчувають. Аж надто величезна маса речовини, щоб порушити її спокій (безумовно, відносний). Двічі на добу підняти та опустити таку земну "іграшку" як Джомолунгму - це не фунт ізюму.
Як бачимо, і тут щось не в'яжеться, не клеїться.
Те, що явище припливів відбувається під впливом сил тяжіння, безсумнівно. Але дуже сумнівно, щоби все це так елементарно, просто і зрозуміло відбувалося, як ми звикли думати.
Адже для того, щоб підняти земну твердь хай навіть на кілька міліметрів чи сантиметрів (не кажучи вже про десятки таких), яке має бути докладено зусилля місячного тяжіння, щоб вивести його з урівноваженого стану? А це означає ні що інше, як необхідність подолати земне тяжіння. Якось інакше таку справу не можна розуміти. Тут нема вибору.
Якщо звернутися до аргументних факторів, що суперечать такому простому розумінню механізму припливів, а насправді такого складного та загадкового явища природи, то краще й переконливіше не скажеш, як вони самі за себе говорять.
По перше. Місячне тяжіння в 6 разів слабше за земне. Це вже говорить про те, що місячне тяжіння ніяк не в змозі подолати силу земного тяжіння і вплинути на поверхню земної кори сильніше, ніж сам центр мас Землі. А примарна очевидність і справді стверджує протилежне і створює не ілюзію, а щось незрозуміле, але водночас реальне: земна твердь і вода самі тягнуться до Місяця і саме в тому місці, де їм ближче до нього.
По-друге. Якщо взяти до уваги співвідношення відстаней від центрів мас Місяця і Землі до підмісячної поверхні, зіставивши їх між собою із застосуванням достовірності формулювання закону всесвітнього тяжіння, це взагалі виходить абсурд і протиприродність, що не вкладається в жодні рамки здорового розсуду. В такому співставленні сила тяжіння Місяця якщо і має певний вплив на земну речовину, наближену до нього, то це будуть мізерні долі відсотку.
Підняття земної кори, а також водного простору морів і океанів в підмісячній області - це значить збільшення відстані між поверхнею земної кори і центром мас Землі. А це в свою чергу є порушення природного стану речовини, компактною укладеної під дією власних сил гравітації. Які ж повинні бути зусилля прикладені зі сторони Місяця, щоб порушити цю компактність?! Чи не значить це те, що місячне тяжіння повинно бути в цей момент часу сильніше земного, щоб земна речовина, що ближче знаходиться до Місяця, сама почала рухатися в бік прикладеної сили?
Припустимо, що таке має місце. Так як земна кора являє собою моноліт, то зчеплення її часточок не дозволяє розриву і втечі кусків кори в сторону Місяця. Але ж на поверхні Землі багато є речовини не зв'язаної із її загальною масою. Чому ця вільна речовина сама не злітає або ще вище не піднімається до Місяця?
Ще один контраргумент. Якщо провести зважування на точній пружинній вазі в підмісячній області, то чи виявиться хоч яке-небудь зменшення ваги земних тіл? А згідно існуючого пояснення про припливи зменшення ваги земних тіл повинно бути обов'язково. Якщо не в підмісячній області сила тяжіння напрямлена до центру мас Землі і визначає вагу тіла, то в підмісячній сила тяжіння повинна бути в якій то мірі напрямлена до центру мас Місяця, тобто туди, куди діє переважаюча сила. Але ж насправді такого немає. Чи не парадоксальне таке становище?
І ще, давайте подивимося на співвідношення відстаней з розсудливого розуміння (а також – спробуємо зробити безглузді, але розрахунки).
Земна кора розташована на відстані 6 тис. 400 км від центру мас Землі. На цій відстані вона утримується під безперервним впливом на неї сил земного тяжіння. Для того, щоб порушити це становище, тобто, відтягнути її на десяток або на кілька десятків сантиметрів від власного центру тяжіння, необхідні приплив-утворювальні зусилля, що переважають над силами земного тяжіння. Тут уже не умовивід, а природна закономірність.
Якщо ми усвідомлюємо, як реальність, що Місяць все ж таки відтягує до себе підмісячну поверхню Землі, то цілком можна це перевірити навіть за допомогою деяких простих арифметичних розрахунків.
Місяць знаходиться від Землі на відстані 384 000 км. Його сила тяжіння в 6 разів слабша за земне. На якій відстані повинен бути Місяць, щоб і справді він міг подолати земне тяжіння та відтягувати до себе земну твердь та водні маси?
Будемо міркувати так. Якби сила тяжіння Місяця була ідентичною земній, то він повинен був би наближений до Землі, тобто, до земної поверхні на відстань того ж самого порядку, як і земна кора від свого центру тяжіння, тобто, приблизно на 6370 км, якщо вважати Землю круглою кулею. Але так як місячне тіло має свої розміри (його діаметр менший за земний в 4 рази) і свій центр тяжіння як центр мас, то враховуючи його радіус (1594 км), він повинен ще ближче підступити до Землі на 1954 км. Отже, відстань між земною та місячною поверхнями має бути 6370 – 1594 = 4778 км.
А якщо взяти до уваги ще товщину земної кори - в середньому 36 км (бо вертикальні коливання під впливом приплив-утворюючої сили властиві не тільки її поверхневому шару), то Місяць повинен наблизитися ще на якихось 18 км. 4778 – 18 = 4760 км.
При такому розташуванні двох центрів мас тяжіння земна кора (не кажучи вже про всі речі на її поверхні) повинна знаходитися в стані невагомості внаслідок врівноваження двох ідентичних сил тяжіння. Але так, як місячне тяжіння насправді слабше земного в 6 разів, то тільки щоб урівноважити вплив двох центрів тяжіння на земну поверхню, Місяць повинен наблизитися до Землі на відстань ще в 6 разів менше. 4760: 6 = 793 км.
Це відстань між поверхнями двох планетних тіл (припустимо, буде реальною через наявність реальних сил тяжіння Землі та Місяця), коли різниця цих двох сил буде врівноважена, і земна твердь перебуватиме в нічийному положенні. Але, щоб подолати земне тяжіння, тобто, сильніше вплинути на земну кору з боку Місяця, щоб ця земна твердь сама тяглася до неї, а заразом і підмісячний водний простір, Місяць повинен ще скоротити цю відстань і ще наблизитися до Землі. І тільки тоді можна було б з упевненістю говорити про реальність такого механізму, якого ми досі вважаємо достовірним при справжньому природному положенні земного супутника з приплив-утворюючими силами згідно із законом всесвітнього тяжіння.
Це лише просте логічне міркування, що не претендує на математичну точність. Можливо, з боку кількісного аналізу Місяць буде на трохи більшій відстані від Землі, а можливо, і ще ближче, щоб відповідно до закону всесвітнього тяжіння насправді міг долати земне тяжіння і своїми приплив-утворюючими силами міг відтягувати до себе підмісячні ділянки земної кори та водні маси морів та океанів.
У такому гіпотетичному, позбавленого реального сенсу дослідженні навіть нехтували межею Роша, щоб логічно довести про неможливість уявного можливого.
Факт очевидний: ніколи слабенька сила у прямому протиборстві не подолає потужну силу. Це – теж закон. Бажаючі можуть перевірити логічні аргументи шляхом математичних розрахунків.
Ось перед нами явно невирішене питання про припливи. Здавалося б теорія вірна, та факт ще вірніше. Де й у чому шукати справжню відповідь?
Сили тяжіння самі породжують приливні явища і самі вони від своєї участі відмовляються. Це - гірше за парадокс! Чи буває часто таке в науці?
Але все ж! Адже це реальність! Ми й насправді спостерігаємо припливи і вони викликані лише припливотворними силами Місяця, тобто, силою його тяжіння. А других якихось інших сил ззовні й нема чого підшукувати. Чи можна вирішити цю проблему? Чи можна зрозуміти дійсний механізм цього явища?
Класичні закони механіки припливи (відпливи) пояснити не в змозі
Оскільки закон всесвітнього тяжіння ніби навмисне суперечить сам собі, чи не слід було б залишити його (але пам'ятати про його причетність!), та пошукати поради в інших явищах природи, можливо, в інших силах?
А що, якщо всю провину тяжкості неприступної скелі звалити на плечі руху? Адже всі труднощі в розумінні механізму руху земної кори і водних мас полягає не в стані якогось тіла, що покоїться, а саме в русі двох взаємодіючих небесних тіл. Над якою поверхнею Землі Місяць висить, там і з'являються припливи. Місяць рухається навколо Землі, і припливи - слідом за ним.
Рух припливів, як бачимо, настільки загадковий, що зовсім не піддається розумному поясненню навіть на основі тієї причини, яка, безперечно, породжує його.
Значить, залишається лише одна можлива сила – рух. А якщо так, то першим обов'язком потрібно залучити його закони до пояснення загадкового руху припливів. Тут сама логіка підказує: рух будь-яких фізичних тіл і має бути обґрунтований законом руху.
У арсеналі класичної механіки таких всього лише три: перший, другий і третій закони Ньютона. Який із них можна застосувати? Перший? По-перше, тут немає стану спокою. По-друге, хоч він і говорить про рух, та лише про прямолінійний і рівномірний, чого ми не спостерігаємо в русі планетних тіл, незважаючи, що періоди їх обертань завжди рівні. А тому перший закон механіки вже неприйнятний.
Другий? Може підійти. Якщо припливотворні сили Місяця діють на земну твердь, то зміна кількості руху пропорційна величині прикладеної до земної кори сили тяжіння Місяця; зміна відбувається у напрямі дії прилив-утворюючої сили. Згідно зі своїм формулюванням другий закон Ньютона говорить точно про те, що є насправді. Якщо Місяць діє своєю силою тяжіння, він викликає припливи. Щодо кількості руху теж правильно сказано: якби Місяць мав більшу силу тяжіння, то і на Землі припливи були б потужнішими. У якому напрямі рух Місяць навколо Землі, у такому напрямку й виникають припливи - у напрямі дії сил місячного тяжіння.
Але чи роз'яснює цей закон руху тонкощі механізму цього явища? Ні, не пояснює. Він лише констатує, що ми бачимо самі.
І ось ми знову потрапляємо в зачароване коло. Відповідно до вимог виходить, що цей закон непридатний.
Третій? І цей підходить. З якою силою притягує Місяць до себе Землю, з такою ж силою і Земля притягує до себе Місяць. "Кожній дії відповідає рівна і протилежно спрямована протидія". От і все. З нього більше не спитаєш.
Як бачимо, і цей останній закон, останній шанс на пояснення, нічим не може нас порадувати. "А Земля все-таки крутиться!" І все ж таки загадковість механізму припливів лежить на совісті законів руху, бо саме явище - це і є справжній рух.
Дійсні закони механіки існують, та вони ще невідомі
Чи не мав рацію В. Околотін, коли у своїй статті він прямо сказав: "Глибока бідність законами - ось чим обертається уявне багатство механіки"?
Якщо комусь важко було в це повірити, а ще важче підшукати приклади до сказаного, то наведений вище приклад про припливи - яскраве свідчення цього положення в класичній механіці. Рух тіла очевидний, а його нічим пояснити! А поза своїм законом такий рух не може бути.
Тільки з цього можна зробити висновок, що в природі існують дійсні закони руху, про які ми, можливо, навіть не підозрюємо. Нам здається все зрозумілим і наочним, але цю наочність ми розуміємо так, як звикли розуміти її на основі існуючих законів механіки Галілея-Ньютона. А в природі, безумовно, багатство законів руху у всій своїй повноті.
Ми поки що зіткнулися тільки з парадоксальністю припливів, а крім такого чи не може бути інших подібних до нього?
Але оскільки загадковий механізм явища припливів відбувається у русі, а існуючі закони механіки взагалі безглуздо застосувати у його поясненні, то, логічне, має бути знайдено справжній фундаментальний закон руху, який повинен пояснити таке цікаве явище природи.
Ми маємо справу з дуже складною картиною руху. Земля обертається навколо Сонця і водночас обертається навколо осі. Місяць рухається разом із Землею і обертається навколо неї. Земна твердь, тобто, підмісячні області земної кори, води морів і океанів рухаються одночасно з рухом Місяця. І весь цей разом узятий рух планетних тіл якраз і породжує такий вид нового руху, який ніяк не узгоджується з усіма відомими нам законами природи.
Якщо логічно розсудити, який інший закон природи може пояснити, якщо це причетне безпосередньо до руху? Лише закон руху.
Але так, як у природі все взаємозалежне і взаємообумовлене, то, отже, і закони природи повинні мати між собою те саме. Звідси: і закон руху тільки сам по собі взятий окремо, напевно, теж не зможе пояснити, якщо не буде знайдено його прямий зв'язок із законом всесвітнього тяжіння. Чи не тому ми знаходимо явну суперечність у самому законі всесвітнього тяжіння, якщо намагаємося тільки його одного притягнути до пояснення механізму припливів? Його доля у цій справі очевидна, але виявляється, що не все від нього залежить. Чи не тому він у дуже зрозумілому розумінні відмовляється від пояснення подробиць причинно-наслідкового механізму, як саме відбувається рух земної кори та водних просторів під час припливів?
Існуючий закон природи руху (галілеївський закон інерції), як ми неодноразово переконувалися на конкретних прикладах, неспроможний дати належне пояснення. Зв'язувати його із законом всесвітнього тяжіння взагалі безглуздо, оскільки цей зв'язок може призвести до ще більш безглуздих наслідків, простіше кажучи, абсурду, якщо не гірше. А якщо він безсилий, то само собою зрозуміло, наскільки він може бути законом та ще настільки поважного найменування - фундаментальним?
Біля чотирьох століть проіснував закон інерції Галілея. І лише тепер, у ХХІ столітті, ми робимо критичний аналіз. Знаходимо, що генієм людства припустилися помилки у поглядах на природу руху. Це - не порожній ум-висновок з нічого взятий. Це - кричущий голос фактів. Але в чому сутність цієї грубої помилки? Ось у чому має полягати зараз справжнє питання сучасної теоретичної механіки! Чи не зможемо ми знайти її тепер?
У природі все тече, все відбувається за її законами. Отже, і для руху існує справжній закон, якого і необхідно відкрити та міцно поставити на місце, де б він був би справжнім знаряддям праці для вчених. Віриться, що відшукають справжній закон інерції – фундаментальний закон природи руху!
