Солнечная система (Астрономия и астрофизика): читать книгу онлайн полностью и бесплатно

А какое поле можно считать слабым? Достаточно определить, до какой скорости может разогнаться свободно падающая частица. Таким образом, интенсивность гравитационного поля можно оценить второй космической скоростью υII. Для Земли у ее поверхности υII≈11км/с и µ≈10—9, что свидетельствует о крайней слабости притяжения Земли. (Конечно, лишь для применения ОТО. Свалившийся даже со второго этажа человек вряд ли посчитает земное притяжение слабым). Притяжение Солнца, естественно, значительнее. Но и у орбиты Меркурия параболическая скорость для отрыва от Солнца υII≈70км/с, µ≈6×10—8. Даже у края Солнца υII≈600км/с, µ≈4×10—6.

Итак, в Солнечной системе релятивистские эффекты чрезвычайно малы. Их учитывают при построении максимально точных теорий движения планет, спутников, космических аппаратов. Так, погрешность ньютоновской теории движения планет земной группы за 10 лет составляет около 1000 км, а релятивистской — около 5 км. Но в качественное описание движения никаких поправок вводить не надо.

Иная ситуация в окрестности компактных массивных объектов. Типичная нейтронная звезда, например, имеет массу, как у Солнца, и размер, как у Фобоса. У ее поверхности υII≈130 Мм/с, поэтому µ~0,2. Даже луч света сильно искривляется, проходя рядом с нейтронной звездой. В системе двух близких друг к другу нейтронных звезд последние обращаются вокруг общего центра масс с субсветовыми скоростями. Это приводит к излучению гравитационных волн и потере энергии. В конце концов звезды сталкиваются, происходит взрыв чудовищной мощности, превышающей светимость галактик на много порядков.

Что же до черной дыры, то там вообще творятся чудеса. Пролетающий мимо нее метеорит (не будем говорить о звездолете, чтобы не переживать за космонавтов) обогнул бы ее по гиперболе, будь справедливы законы Ньютона. Но по законам ОТО метеорит при достаточно близком прохождении сделает несколько витков вокруг черной дыры прежде чем снова уйти на бесконечность. Если же он проникнет под так называемый горизонт, то уже никогда не вернется обратно.

Тут надо внести уточнение. По нашим часам (часам внешнего наблюдателя) он никогда не достигнет горизонта. Будет вечно туда падать со все уменьшающейся скоростью. По своим же часам он упадет туда очень быстро! Конечно, на метеорите часов нет, и надо бы говорить о собственном времени, но таковы странные традиции теории относительности.

Мы рассказали, как возникла небесная механика, как она стала современной наукой, какие задачи решала, где используется сейчас. Рассказ был далеко не полным. Мы опустили такие триумфы небесной механики, как предсказание возвращения кометы Галлея и открытие Нептуна. Не сказали о службе движения тысяч малых тел, мировой центр которой находится в Петербурге; о поиске возможных неоткрытых планет или даже тусклых карликовых звезд — гипотетических спутников Солнца; об исследованиях двойных и кратных звезд и планетных систем других солнц. Все это связано не только с небесной механикой и частично описано в других разделах книги. В заключение укажем некоторые нерешенные задачи астрономии, в которых небесной механике принадлежит важная роль.

• Определение изменения гравитационного поля, формы и вращения Земли со временем в связи с действием приливов, послеледниковым поднятием, дрейфом континентов, перераспределением ледниковых масс, антропогенной деятельностью.

• Определение масс и орбит внесолнечных планет по различным наблюдениям.

• Определение происхождения планет.

• Определение долгосрочной эволюции ансамбля всех составляющих Солнечной системы.

Добавлю, что решенные в принципе задачи надо постоянно решать заново. Ведь решение типовой задачи дает нам алгоритм, который надо по-разному применять в конкретных ситуациях. Пример — расчет траектории полета к Юпитеру или любому другому телу Солнечной системы. Тела двигаются, их расположение никогда не повторится, так что и орбиты перелета всегда новые.

Абалакин В.К. Основы эфемеридной астрономии. — М.: Наука, 1979.

Астрономический календарь: Постоянная часть. — М.: Наука, 1981.

Белецкий В.В. Очерки о движении космических тел. — М.: Наука, 1977.

Бронштэн В.А. Как движется Луна. — М.: Наука, 1990.

Брумберг В.А. Релятивистская небесная механика. — М.: Наука, 1972.

Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений по астрономии. — М.: Наука, 1977.

Гребенников Е.А., Рябов Ю.А. Поиски и открытия планет. — М.: Наука, 1984.

Гришинский Н.Я., Гришинский А.Н. В мире сил тяготения. — М.: Недра, 1985.

Дарвин Дж. Г. Приливы и родственные им явления в Солнечной системе. — М.: Наука, 1965.

Демин В.Г. Судьба Солнечной системы: Популярные очерки о небесной механике. — М.: Наука, 1975.

Дубошин Г.Н. Небесная механика: Основные задачи и методы. — М.: Наука, 1975.

Ипатов С.И. Миграция небесных тел в Солнечной системе. — М.: Эдиториал УРСС, 2000.

Ньето М.М. Закон Тициуса-Боде. — М.: Мир, 1976.

Идельсон Н.И. Этюды по истории небесной механики. — М.: Наука, 1975.

Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении. — М.: Наука, 1980.

Миланкович М. Математическая климатология и астрономическая теория колебаний климата. — ГОНТИ, 1939.

Монтенбрук О., Пфлегер Т. Астрономия на персональном компьютере. СПб: Питер, 2002.

Питьев И.П., Титов В.Б., Холшевников К.В. Фигуры равновесия небесных тел. — СПб.: С.-Петербургский гос.университет, 2002.

Роузвер Н.Т. Перигелий Меркурия: От Леверье до Эйнштейна. — М.: Мир, 1985.