Три парадокса гравитации при взаимодействии ГП материальных тел

Аннотация. В настоящей публикации речь пойдет о таком малоизученном (не побоюсь этого слова) явлении Мироздания, как гравитация.  Важность этой темы, как в практическом, так и в теоретическом плане, вызывает необходимость изложить свою альтернативную точку зрения на процесс взаимодействия гравитационных полей (ГП) материальных тел и объяснить свою точку зрения на физический смысл этих взаимодействий. В связи с выше сказанным, в статье будут подробно рассмотрены некоторые особенности взаимодействия гравитационных полей материальных тел, от которых зависит «поведение» тел как в ГП Земли, так и в ГП Солнца. В статье описана реальная схема взаимодействия ГП Солнца и ГП Земли, а также взаимодействия ГП Земли и ГП материальных тел при их свободном падении в ГП Земли. Приведена причина и физический смысл невесомости. Показаны минусы формулы закона «всемирного» тяготения (ЗВТ) и приведена, альтернативная ЗВТ, формула тяготения. Показана некорректность опыта Г. Кавендиша при определении гравитационной «постоянной». Надеюсь, что приведенная в настоящей статье информация будет полезной при проведении дальнейших исследований в области гравитационных взаимодействий.

Введение.  Гравитация, тяготение – магические слова и не менее магическое взаимодействие материальных тел во Вселенной посредством их гравитационных полей. Огромное количество публикаций посвящено гравитации, но до настоящего времени ученые не могут ответить на многие вопросы, касающиеся этой темы. Обсуждая тему гравитации в разных публикациях, авторы в различных вариантах ограничиваются в основном фактом констатации о том, что гравитация существует, и о том, что все материальные тела притягиваются друг к другу, но не отвечают на такие важные вопросы: «Каким образом взаимодействуют гравитационные поля хотя бы двух материальных тел. Какова природа самой гравитации. Какие микрочастицы являются носителями микро гравитационных полей?» Наряду с этими вопросами нет четкого объяснения в чем заключается физический смысл веса тела и его связи с массой тела, а также физический смысл невесомости и реальная причина ее появления при свободном падении тел в гравитационном поле Земли и других планет.

Основная часть. Гравитационное взаимодействие между материальными телами при непосредственном контакте, а также, на расстоянии между ними, наблюдается повсюду в обозримом для человечества пространстве. На Земле нет человека, который бы не испытывал на себе действие гравитационного воздействия. Гравитация (тяготение) проявляется в том, что любая масса (материальное тело) стремится соединиться с другой массой в каком бы физическом состоянии она не находилась. Будь это газ, жидкость, твердое тело [1]. Гравитацию можно коротко определить, как свойство двух и более материальных тел испытывать тяготение, притягиваться друг к другу посредством их гравитационных полей. В процессе притяжения двух материальных тел проявляются силы гравитационного взаимодействия со стороны обоих тел, участвующих в процессе.

Наиболее важный вклад в понимание явления гравитации внес несколько веков назад итальянский ученый Г. Галилей. Проводя опыты по исследованию свободного падения тел, он установил, что разные по массе тела падают (притягиваются) к Земле с одинаковым ускорением. Опыты Г. Галилея и более поздние исследования ученых показали, что в процессе свободного падения любого материального тела в ГП Земли у свободно падающих тел наблюдается такое явление, как «потеря веса». Это явление было названо невесомостью. Однако физический смысл появления невесомости ученые не могут объяснить до настоящего времени.

В нашей обыденной жизни (на практике) принято считать, что, если два одинаковых по плотности тела весят в соотношении один к двум, значит одно тяжелее другого тела в два раза. Почему же они падают с одинаковым ускорением? Это противоречит здравому смыслу, ведь ГП Земли одинаково для обоих тел и по логике у них должны быть разные величины ускорений в процессе их свободного падения.

То есть тело, имеющее больший вес, должно падать с большей скоростью. В чем же дело, в чем причина такого «поведения» тел? Напрашивается вывод, что при движении тел в ГП Земли присутствуют какие-то, «сторонние силы», которые уравновешивают этот процесс взаимодействия ГП по принципу: «Чем одно тело тяжелее другого, тем больше на него действуют «сторонние силы», вызывая «сопротивление» падению тела и уравнивая их скорости свободного падения.   Не вдаваясь в подробности, это можно объяснить следующим образом. Из двух разных по массе тел, падающих в ГП Земли у тела с большей массой ГП больше, чем у тела с меньшей массой, значит и «сопротивление» падению у большего по массе тела будет больше.

Рассмотрим подробнее взаимодействие гравитационных полей на примере взаимодействия ГП Земли и ГП тела, свободно падающего в ГП Земли. С моей точки зрения, взаимодействие гравитационных полей свободно падающего тела в ГП Земли происходит следующим образом. ГП Земли по-разному взаимодействует с ГП свободно падающего тела с его внутренней (между Землей и падающим телом) и с наружной стороны (Рис.1). Это взаимодействие зависит от взаимного направления их ГП. Если с наружной стороны падающего тела направления гравитационных полей совпадают, то с внутренней стороны ГП Земли и ГП тела имеют разные направления. Это наглядно показано на схеме взаимодействия гравитационных полей Солнца и Земли (Рис.1), хотя при взаимодействии ГП Солнца и Земли имеются свои особенности.

С наружной стороны ГП падающего тела не препятствует воздействию ГП Земли. Но с внутренней стороны ГП тела направлено против воздействия ГП Земли. Можно сказать, что при свободном падении ГП падающего тела испытывает «сопротивление» со стороны ГП Земли, частично компенсируя-нейтрализуя притяжение тела гравитационным полем Земли, в результате чего тело при свободном падении в ГП Земли находится в невесомости. Под словом «частично» подразумевается, что ГП падающего тела частично компенсирует (нейтрализует) воздействие ГП Земли на определенную величину, поскольку тело продолжает падать под воздействием ГП Земли на ГП падающего тела с наружной стороны. Кроме того, как это показано на примере взаимодействия ГП Солнца и ГП Земли (Рис.1), с внутренней стороны ГП массивного тела (Солнца) взаимодействует с одной половиной ГП малого тела (Земли), а с наружной стороны – с другой половиной ГП малого тела.

После падения на Землю, ГП неподвижного тела все равно будет подвергаться воздействию ГП Земли, как изнутри, так и снаружи, с такой же силой, как и при свободном падении. Примечание. Здесь и в последующем не рассматривается влияние атмосферного давления на гравитационное взаимодействие Земли и других тел в ГП Земли. Учитывая, что на высоте в пределах нескольких сотен километров ГП Земли изменяется незначительно, можно даже оценить величину указанной нейтрализации, («сопротивления») которая в численном выражении будет равна весу неподвижного этого же тела на поверхности Земли, о чем более подробно будет сказано ниже.

 

Другими словами, указанная выше компенсация – нейтрализация ГП Земли, которая проявляется при свободном падении тела в ГП Земли и, приводящая к «потере веса», есть то, что называют невесомостью. Таким образом, физический смысл невесомости состоит в том, что это явление есть ничто иное, как реакция ГП свободно падающего тела на ГП Земли, направленная против воздействия (притяжения) ГП Земли на ГП падающего тела. Назовем условно эту реакцию «антигравитационной силой».

 

Рис.1. Схема взаимодействия ГП Солнца и Земли

         В более общем виде «антигравитационная сила» – есть реакция ГП свободно падающих материальных тел на воздействие ГП массивных тел, в процессе их свободного падения, или движения по своим орбитам (траекториям). Указанная реакция выражается в виде «сопротивления» ГП падающих тел действию сил притяжения со стороны ГП массивных тел и направлена против воздействия ГП массивных тел. Этим и объясняется причина невесомости тел в процессе их свободного падения.

В некоторых публикациях утверждается, что «потеря веса» у свободно падающего тела в ГП Земли связано с исчезновением его ГП. Более радикальные авторы утверждают, что гравитации вообще не существует. Однако, несмотря на невесомость, тело все равно продолжает падать на Землю с тем же ускорением g. Значит, гравитационные поля тела и Земли продолжают взаимодействовать, т.е. ГП не исчезает. То же самое можно сказать и о массе тела. Масса свободно падающего тела в ГП Земли не изменяется, и равна массе этого тела на поверхности Земли.

В силу того, что ГП материального тела пропорционально массе этого тела (хотя в некоторых публикациях встречаются и другие версии), и это ГП неотъемлемо от него, то логично будет предположить, что величину «потери веса» (невесомость) в результате «антигравитационного» взаимодействия между ГП Земли и ГП тела с внутренней стороны можно определить, как P=mg/2. Как было сказано ранее, и  на примере с Рис.1, ГП Земли с внутренней стороны взаимодействует только с одной половиной ГП падающего тела.

Принимая во внимание, изложенное выше, мы наблюдаем парадокс №1, который на примере свободно падающего тела в ГП Земли заключается в следующем: «В процессе свободного падения тела в ГП Земли взаимодействие их гравитационных полей происходит по- разному с внутренней (между Землей и падающим телом) и наружной стороны свободно падающего тела. При взаимодействии с внутренней стороны между их гравитационными полями возникает «антигравитационная сила» – реакция ГП свободно падающего тела на воздействие ГП Земли. Эта реакция выражается в виде «сопротивления» ГП падающего тела действию силы притяжения со стороны ГП Земли и его нейтрализации с внутренней стороны, что является причиной появления невесомости тела, свободно падающего в ГП Земли».

Когда тело находится на Земле, его невесомость, имевшая место при свободном падении тела в ГП Земли, также имеет место за счет компенсации (нейтрализации) воздействия ГП Земли на ГП тела с их внутренней стороны. Хотя на первый взгляд кажется, что гравитационное взаимодействие неподвижных, находящихся на Земле, и движущихся в гравитационном поле Земли тел, различно. А если тело находится на весах, то весы покажут величину этой компенсации, которая равна весу тела (mg/2), и противоположна по направлению действию ГП Земли на ГП тела с наружной стороны (3-ий закон И. Ньютона).

Налицо еще один парадокс, о котором более подробно будет сказано ниже.

Наиболее наглядно действие гравитационных сил проявляется при наличии преграды свободному падению тел в ГП Земли. Мысленно представим себе такой эксперимент, когда материальное тело в процессе своего свободного падения внезапно останавливается на неподвижной площадке, установленной на поверхности Земли, на некоторой высоте от поверхности Земли. Оно будет давить на площадку с силой, с которой ГП Земли воздействует на ГП тела с наружной стороны, а если убрать площадку, то тело продолжит падать с ускорением свободного падения, оставаясь в невесомости. В этом примере мы наблюдаем, одновременно с частичной «нейтрализацией» гравитационного поля Земли гравитационным полем тела, реакцию искусственной площадки, на давление, находящегося на площадке тела, в результате воздействия ГП Земли на ГП этого тела с наружной стороны. Это необходимо учитывать не только в процессе свободного падения тел в ГП Земли, но и при взаимодействии ГП планет с ГП Солнца. Следует заметить, что взаимодействие ГП во взаимно перпендикулярных направлениях не происходит (Рис.1).

Исходя из того, что суммарный вес неподвижного тела на Земле, P=mg, с учетом упомянутой выше компенсации гравитационного взаимодействия с внутренней стороны между ГП Земли и ГП тела, сделан вывод о том, что сила воздействия ГП Земли на ГП тела с его внешней стороны также равна mg/2, как и реакция опоры или подвеса на давление тела. То же самое происходит и в процессе свободного падения тела в ГП Земли с ускорением, когда на его ГП действует сила притяжения Земли, равная F_т = mg/2 с наружной стороны (Рис.1).

Анализируя практические результаты многолетних наблюдений и принимая во внимание изложенные выше материалы настоящей статьи, приходим ко второму парадоксу №2, который заключается в следующем: «Взаимодействие ГП Земли и ГП тела, находящегося в неподвижном состоянии на Земле (опоре или подвесе), происходит по той же схеме взаимодействия, как и при свободном падении тела в ГП Земли. При этом, наружное воздействие ГП Земли на ГП неподвижного тела компенсируется реакцией опоры или подвеса, величина которой равна величине наружного воздействия ГП Земли на ГП тела, но противоположна ему по направлению».

Говоря иначе, вес неподвижного на поверхности Земли тела, измеряемого по показаниям весов – есть воздействие ГП Земли на ГП тела только с его наружной стороны (условно говоря сверху). При этом, величина силы притяжения ГП тела со стороны ГП Земли с их наружной стороны равна величине нейтрализации – реакции ГП тела на воздействие ГП Земли с их внутренней стороны. И в результате, в процессе взвешивания тела, это взаимодействие, с внутренней стороны (между телом и Землей), не оказывает влияние на вес тела, поскольку было «автоматически» учтено в процессе градуировки весов. Таким образом, вес тела проявляется только в результате воздействия ГП Земли на ГП тела с его наружной стороны. Изложенная выше схема взаимодействия ГП Земли и ГП тела одна и та же и не зависит от того, покоится тело на Земле или свободно падает в ГП Земли.

Но прежде чем продолжить анализ схемы взаимодействия гравитационных полей материальных тел, приведенной на Рис.1, считаю необходимым напомнить о физическом смысле, часто используемых в различных публикациях и в тексте настоящей статьи, понятий физических терминов. Такая необходимость возникает каждый раз, когда в той или иной публикации встречаешь «путаницу» с терминологией, которая связана с определением давно существующих в науке понятий (явлений).

Одними из таких «неудобных» понятий в физике являются «масса» и «вес» тела: «Масса-мера инертности материального тела; масса-это количество вещества в определенном объеме материального тела; масса отождествляется с весом материального тела; встречаются и другие определения массы тела». И все выше перечисленные (определения) понятия массы присутствует в одном «флаконе». Многие авторы статей, учебников, справочников пытаются дать свое определение массе тела в меру своей учености, игнорируя при этом определение массы тела, данное еще И. Ньютоном: «Масса тела — есть мера количества материи (вещества), пропорциональная его объему и плотности». Короче говоря, масса тела есть количество вещества, содержащегося в объеме того или иного тела. И не надо изобретать велосипед, вводя при этом в заблуждение школьников и студентов. Используя народный каламбур, можно сказать: «Масса она и в Африке масса». На мой взгляд в науке следует использовать такое определение исследуемого объекта или явления, которое соответствует его физическому смыслу.

Это относится и к определению центробежной и центростремительной силам. На примере вращения груза на нити по круговой траектории в большинстве учебников поясняется, что центростремительная сила стремится (направлена) к центру тела, а центробежная сила направлена от центра тела. В действительности нет ни центростремительной силы, ни центробежной силы. Центростремительная сила — есть реакция (сила натяжения) нити, а центробежная сила есть сила инерции вращающегося на нити груза [2].

         Гораздо сложнее обстоит дело с понятием веса тела. При измерении веса обычно считается, что вес тела фиксируется при давлении материального тела на площадку (чашу) весов, вследствие его притяжения к Земле посредством взаимодействия их гравитационных полей. Но дальше этого дело не идет, нет объяснения, в чем собственно заключается физический смысл (действие) этого притяжения. А указанное действие, которое до настоящего времени не изучено наукой, заключается на мой взгляд в особенности взаимодействия ГП Земли и ГП тела, показанной на Рис.1.

Что такое вес тела?  Физический смысл этого понятия самым тесным образом связан с массой тела, а точнее с взаимодействием ГП Земли и ГП тела, находящегося на чаше весов, или на подвесе. Иначе говоря, как это было сказано выше, вес тела — это есть воздействие ГП Земли с наружной стороны (условно сверху) на суммарную величину гравитационных полей взвешиваемого тела и чаши весов. (Далее в тексте для определенности будем иметь ввиду пружинные весы).

Применительно к земным условиям, вес тела — это сила, с которой масса тела оказывает давление на чашу весов в результате взаимодействия гравитационных полей Земли и этого тела. Необходимо подчеркнуть, что давление массы тела на опору, связанную с Землей отличается от давления массы тела на чашу весов. Это отличие заключается в том, что указанное давление — есть сила, с которой масса тела вместе с массой чаши весов оказывает давление на пружину, или тензодатчик весов, поскольку ГП Земли оказывает давление и на ГП чаши весов, и на ГП тела.

Это должно было бы сказываться на показаниях весов, поскольку масса самой чаши отдельно «давит» на пружину, или другой механизм в устройстве весов. Но мы этого не замечаем, так как вес чаши – сила, с которой масса чаши весов оказывает давление на пружину весов в результате действия ГП Земли на ГП чаши, уравновешена реакцией пружины весов и учтена при градуировке весов. Если бы этого не было, то из показания веса тела, которое показывают весы, нужно было бы вычесть вес чаши весов, учтенную при градуировке.

Итак, вес тела, согласно выше изложенному, есть сила, с которой неподвижная масса тела «давит» на чашу весов, или неподвижную опору (на Земле). А весы показывают нам только часть веса, определяемую давлением массы тела на весы, которое оказывает воздействие ГП Земли на ГП тела снаружи (условно сверху). Если бы не было компенсации («сопротивления») гравитационным полем тела воздействия ГП Земли с внутренней стороны, тогда по показаниям весов мы наблюдали большее значение (величины) веса. На самом деле, градуировка весов произведена с помощью эталонной массы таким образом, что весы «ошибочно» (автоматически) учитывают часть веса тела, которая компенсируется (нейтрализуется) взаимодействием ГП тела и ГП Земли с их внутренней стороны. Дело в том, что эталон массы, например, платинородиевый цилиндр массой в 1кг также находится в ГП Земли, и его ГП также испытывает воздействие ГП Земли по выше описанной схеме, как с внутренней, так и с наружной стороны.

Условно говоря получается, что реакция ГП тела на ГП Земли с внутренней стороны при градуировке весов уменьшает реакцию пружины на давление тела, находящегося на чаше весов, поскольку реакция ГП тела и пружины направлена в одну сторону. И в результате взаимодействия гравитационных полей Земли и тела с их внутренней стороны, уменьшается давление тела на чашу весов. Если бы не было нейтрализации, сопротивления действию ГП Земли на ГП тела с внутренней стороны, то весы показали бы не частичное, а полное давление тела, и вес тела был бы больше в два раза.

Показания весов в реальности соответствуют силе давления (весу) ГП тела на чашу весов только с наружной стороны, равной mg/2   и не учитывают нейтрализацию ГП Земли с внутренней стороны, которая также равна mg/2. Суммарная сила взаимодействия (притяжения) между ГП Земли и ГП тела, равная mg, была чисто интуитивно (ошибочно) заложена при градуировке весов. Градуировку весов производили, примерно, следующим образом. Взяли платинородиевый цилиндр определенных размеров и определили его массу, условно равную 1кг. Но цилиндр также находится в ГП Земли и его ГП также взаимодействует с ГП Земли по схеме, описанной выше. При градуировке весов не учитывалась нейтрализация ГП Земли со стороны ГП взвешиваемого цилиндра с их внутренней стороны и на самом деле весы при градуировке показывали вес цилиндра в два раза меньше (вес, соответствующий массе, равной 1/2кг), и это значение ошибочно приравнивалось массе эталона равной 1кг. В результате получалось так, что весы показывали уже суммарный вес цилиндра с учетом нейтрализации ГП Земли гравитационным полем взвешиваемого цилиндра. А деление на шкале весов, соответствующее массе цилиндра 1кг, на самом деле соответствует 1/2кг.    Таким образом, полный (суммарный) вес тела, определяемый взаимодействием ГП Земли и ГП взвешиваемого тела по показаниям весов, несмотря на ошибку в процессе градуировки весов, равен mg. Это означает, что суммарный вес тела автоматически учитывает часть «потери веса», которая «теряется» вследствие нейтрализации ГП Земли гравитационным полем взвешиваемого тела с их внутренней стороны. Хотя в действительности, весы показывают «правильный» вес тела, величина которого была определена при свободном падении тела в ГП Земли и равна mg/2. Как говорится: «Не верь глазам своим».

Здесь мы наблюдаем еще один парадокс №3 гравитационного взаимодействия, который заключается в следующем: «Весы, используемые до настоящего времени человечеством, непосредственно измеряют только половину силы воздействия ГП Земли на ГП взвешиваемого тела с его наружной стороны, равную mg/2. А нейтрализация воздействия (притяжения) ГП Земли гравитационным полем взвешиваемого тела с его внутренней стороны, величина которой также равна mg/2, «автоматически» учитывается при градуировке весов и всегда присутствует при измерении веса тела. Иначе говоря, с помощью весов, несмотря на их «ошибочную» градуировку, мы измеряем суммарную силу взаимодействия гравитационных полей Земли и взвешиваемого тела как с внутренней, так и с наружной стороны, суммарная величина которой равна mg».

В соответствии со схемой взаимодействия Рис.1, весы «дают» нам показание, которое соответствует силе воздействия ГП Земли на ГП взвешиваемого тела с его наружной стороны (условно сверху), и это воздействие в численном выражении равно мg/2. Но наблюдатель при взвешивании, не подозревая об этом, автоматически учитывает нейтрализацию части веса тела — реакцию ГП взвешиваемого тела на ГП Земли с внутренней стороны. Эта реакция, «ошибочно» учтенная при градуировке весов, также равна mg/2. Таким образом получается, что полный вес взвешиваемого тела (суммарная сила притяжения) равен mg - количественное значение веса тела, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни, используя показания весов.

Итак, согласно описанной выше схеме, суммарная сила взаимодействия (тяготения) ГП Земли и ГП тела, находящегося неподвижно на весах или непосредственно на Земле с учетом указанной компенсации (нейтрализации) равна mg. Сказанное выше очень важно для понимания самого физического процесса взаимодействия гравитационных полей материальных тел. Но для повседневной жизни, как показывает практика, это не столь важно.

В продолжение темы настоящей статьи о взаимодействии ГП материальных тел, приведу расчеты и покажу как на самом деле может выглядеть выражение, альтернативная формула, для определения силы тяготения (взаимодействия) между ГП Солнца и ГП планет солнечной системы. Приведенная ниже в тексте формула (5), получена мною с учетом того, что только часть ГП Солнца участвует во взаимодействии с ГП каждой из планет (Рис.2).

Эту часть можно определить из отношения масс Солнца и шарового (конуса) сегмента и получить коэффициент пропорциональности для формулы, альтернативной закону «всемирного» тяготения. Выразим эти массы через их объемы и плотности.

   M_c= V_c*ρ _c= 4/3π* R_с^3*ρ_с;   m_к= V_к*ρ_с= 1/3*π*а²* R_с ρ_с,     (1)

где V_с, ρ _c- полный объем Солнца и, соответственно, плотности Солнца;

R_с-радиус Солнца; V_к,-объем шарового конуса. Из соотношения K= [1/3*π*а²*R_c*ρ_c]/[4/3π* R_с^3*ρ_с]=  a²/4R_с² находим,

K=(а/2R_с)²,                                                                                   (2)

где а-радиус (отрезок AB треугольника, Рис.2, принимаемый мной равным дуге шарового сегмента) основания шарового конуса; R_c-высота шарового конуса равная радиусу Солнца. В этом выражении неизвестным является радиус основания шарового конуса а (AB).

Примечание. В приведенных расчетах сделано допущение. Объем шарового конуса, что следует из чертежа (Рис.2), приравнивается к объему шарового сегмента Солнца, хотя объем шарового конуса на самом деле незначительно больше объема шарового сегмента, но это небольшая разница, которой я пренебрег в расчетах из-за их упрощения. То же самое относится и к данным приведенным в таблицах 1,2, с округлением цифр после запятой, которые я использовал из разных источников (в основном из Википедии [3]). Поскольку меня больше интересовал качественный результат, чем количественный. Но при желании, для получения более точных результатов, желающие могут сами вычислить объем шарового сегмента и другие величины.

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Определение части ГП Солнца взаимодействующей с ГП Земли.

Из прямоугольного треугольника ОАB (Рис.2) находим, а=R_c*tgφ,

где φ–угол при вершине треугольника. Из большого треугольника ОCD находим tgφ= r_п/H,

где r_п-радиус планеты; H – расстояние между центрами Солнца и планеты. Окончательно коэффициент

K= (r_п/2H)²,                                                                                 (3)

где r_п– радиус планеты;H – расстояние между центрами Солнца и планеты.

Получен коэффициент K, показывающий какая часть массы (а, соответственно, и ГП) Солнца принимает участие во взаимодействии с ГП планеты Солнечной системы. И тогда выражение для оценки силы тяготения (альтернативное выражению ЗВТ) между ГП Солнца и ГП планет в Солнечной системе, с учетом изложенного выше, будет иметь вид

F_т=K*M_с*g_с*(ρ_с/ρ_п.)                                                                                                           (4)

Если ввести обозначение K_c=K*(ρ_с/ρ_п.), то выражение для оценки силы притяжения (тяготения) Солнцем планет Солнечной системы, посредством взаимодействия их гравитационных полей, примет вид

F_т=K_c*M_с*g_с.                                                                                 (5)

Здесь в коэффициенте K_c содержится «информация» о массе планеты, ее плотности и о расстоянии между центрами Солнца и конкретной планеты. Таким образом, чтобы определить силу взаимодействия между гравитационными полями Солнца и планеты Солнечной системе по формуле (5) нужно вычислить для конкретной планеты коэффициент K_c. Следует особо отметить, что коэффициент К_с имеет физический смысл, показывая, какая часть ГП Солнца в действительности взаимодействует с ГП планет.

Примечание. Для оценки силы тяготения, действующей со стороны ГП Земли на ГП спутников, МКС, и других искусственных объектов, коэффициент К_с определяется из отношения масс каждого из указанных объектов и массы Земли. Это связано с тем, что определение коэффициента К_с с использованием схемы на Рис.2 довольно сложно.

K_c=м_сп/М_з,                                                                                     (6)

где м_сп –масса спутника; М_з -масса Земли.                                                        

И тогда формула для силы тяготения (тяжести) приобретает знакомый всем вид.

 

F_т= K_c*M_з *g_з = м_сп/М_з*M_з*g_з = Р= м_сп*g_з                                (7)

 

Сделанные мной расчеты коэффициента K_c и численные значения силы взаимодействия гравитационных полей Солнца и некоторых планет, для удобства их анализа, сведены в таблицы 1,2.  Формулы, используемые для этих расчетов также приведены в таблице 2.

 

Планеты	Диаметр, км	Масса,кг	Раст. от Солнца млн. км	К=r2/4H2	Орб.Ск-тькм/с	Плотностьг/см3	Ускорен,м/с2
Венера	12200	4,87х1024	108,2	0,78х10-11	35	4,97	8,87
Земля	12742	6,0х1024	150	0,45х10-11	30	5,52	9,81
Марс	6794	6,42х1023	227	0,56х10-10	24	3,94	3,83
Юпитер	142800	1,9х1027	778	0,21х10-8	13	1,33	24,8
Солнце	1,4*109	2,0х1030				1,41	274
1	2	3	4	5	6	7	8

Таблица 1. Исходные данные.

В таблице 1 приведены, используемые для расчетов параметры некоторых планет и Солнца, взятые из открытых источников [3,4]. В таблице 2 приведены результаты расчетов с использованием разных (известных) формул. В столбце 2 (Табл.2) приведены величины взаимодействия ГП Солнца и планет с использованием закона «всемирного» тяготения. В столбце 3 приведены значения центробежной силы (силы инерции) в процессе движения планет по их орбитам. В столбце 4 приведены значения силы тяготения при воздействии ГП Солнца на ГП планет, вычисленные по предложенной мной формуле. В столбце 5 (Табл.2), для сравнения с гравитационной «постоянной» (G=6,67х10^-11), приведены значения вычисленного коэффициента пропорциональности К_с, используемого в предложенной мной формуле (5). В столбце 6 приведены результаты гравитационной «постоянной», полученные из деления величины центробежной силы (силы инерции) (ст.3) на величину F (ст.7). Данные, приведенные в столбце 6 таблицы 2, получены из равенства математических выражений (силы тяготения) закона «всемирного» тяготения и центробежной силы (силы инерции) планет. Также для сравнения, в строке 7 (табл.2) приведены данные силы тяготения при взаимодействии ГП Луны с ГП Земли.

 

Пла-неты	Fзвт, =GMm/H2	Fцб,=mV2 /H	Fт,= Kc x Mc gс	Кс=Kх ρп/ρс	G=Fцб/ F	F=Mcxmп /H2
Венера	5,4х1022	5,9х1022	1,50х1022	2,74х10-11	6,71х10-11	8,1х1032
Земля	3,6х1022	З,6х1022	0,96х1022	1,75х10-11	6,75х10-11	5,3х1032
Марс	1,7х1021	1,6х1021	0,88х1021	0,16х10-11	6,54х10-11	2,5х1031
Юпитер	4,2х1023	4,1х1023	1,08х1024	0,19х10-8	6,51х10-11	0,63х1034
Сатурн	3,8х1022	3,8х1022	0,12х1022	0,22х10-11	6,56х10-11	5,80х1032
Луна-З	2,0х1020	2,0х1020	1,95х1020	0,32х10-5	6,57х10-11	3,12х1030
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 2. Данные расчета.

Анализ результатов, при сравнении значений К_с и G в таблице 2 (ст.5,6), показывает, что порядок значений этих коэффициентов для планет совпадают, хотя в целом результаты отличаются друг от друга в несколько раз.

Примечание. Из приведенных данных в таблице 2 (ст.5) значение К_с для Юпитера значительно отличается от других данных в этом столбце. Причиной такого отличия может быть не точное определение размеров Юпитера. Истинные размеры Юпитера, которые до настоящего времени вызывают споры ученых, определяют по видимой границе плотных облаков в верхних слоях атмосферы Юпитера. Поэтому непонятно какое значение радиуса Юпитера использовать для вычисления К_с в формуле (5). Для сравнения, примем радиус Юпитера равным 3,5х 10⁷м. Тогда K_c=K*(ρ_с/ρ_п.) = (r_п/2H)² (ρ_с/ρ_п) = (3,5х 10⁷м/2х7,78х10¹¹)² х0,94 = 4,7х10^-10. А F_т будет равна, F_т=K_c*M_с*g_с = 2,57х10²³.

Кроме того, причиной расхождения численных значений, с одной стороны, может быть использование приблизительных данных для расчета (таблица 1) из разных источников, сделанные округление используемых значений, присутствие незначительной разницы в определении объемов шарового сектора и шарового сегмента (Рис.2).

С другой стороны, гравитационной «постоянной» ни для Солнечной системы, ни для других звездно-планетарных систем, как будет показано ниже, не существует.

Величина G может иметь только усредненное значение при взаимодействии ГП Солнца с ГП каждой планеты, поскольку сила тяготения в процессе обращения планет по их орбитам зависит от многих факторов, например, от того, что орбиты не являются идеальными окружностями.

Но для меня более важное значение при анализе, полученных в настоящей статье данных, как уже говорилось ранее, имеет качественный результат. Данные таблицы 2 (Ст.2,3,6) говорят о том, что возможно гравитационную «постоянную» определяли из равенства сил гравитационного притяжения и центробежной силы (силы инерции), хотя считается, что это значение определил Г. Кавендиш в лабораторных условиях. Силы гравитационного притяжения и центробежной силы (силы инерции) равны, но направлены противоположно друг другу на орбите Земли, а значит уравновешивают друг друга.

Например, для Земли значение гравитационной «постоянной» составит:

(G*M_c/H² = V²/ H; G = H*V²/ M_с = 9*10⁸х1,5*10¹¹/2*10³⁰ =6,75*10^-11. Здесь M_с-масса Солнца; H- расстояние от Солнца до Земли (условно равно радиусу земной орбиты); V-скорость Земли на орбите. Таким образом, сделав незначительные округления цифр после запятой, из соотношения, приведенного в таблице 2 (ст.6), получаем достаточно точное значение гравитационной «постоянной» в Солнечной системе. При этом необходимо отметить, что масса Земли в приведенном равенстве отсутствует, как и масса других планет, при определении G (ст.6, табл.2).

В рамках настоящей публикации считаю необходимым провести анализ закона «всемирного» тяготения с учетом изложенных выше материалов. Какие вопросы возникают при рассмотрении этого закона? Прежде всего непонятна логика при написании известной формулы F_т = G*M_c*m_п/H². Первая часть формулировки ЗВТ, озвученная еще И. Ньютоном, не вызывает сомнений: «все материальные тела в обозримой Вселенной притягиваются друг к другу с силой обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними». Но количественное, математическое выражение, этого закона вызывает вопросы. Что означает, к примеру, перемножение величин масс двух взаимодействующих тел в числителе этого выражения? Почему перемножаются массы двух взаимодействующих тел (например, Солнца и Земли), хотя сумма масс двух тел в числителе этого выражения была бы более логичной.

Согласно предложенной мной схеме взаимодействия гравитационных полей, не вся масса Солнца, а соответственно и ее ГП, принимает участие в гравитационном взаимодействии с массой Земли и других планет, а только ее часть, заключенная в шаровом сегменте Солнца (Рис.2). Другими словами, во сколько раз масса шарового сегмента меньше массы всего Солнца, во столько раз меньшая величина гравитационного поля Солнца принимает участие во взаимодействии гравитационных полей Солнца и Земли. Но это не учитывается в ЗВТ. Не учитывается также тот факт, что траектории планет не являются идеальными окружностями. Вызывает также сомнение замысловатый физический смысл гравитационной «постоянной» и методика ее определения в лабораторных условиях, хотя в дальнейшем будет показан другой физический смысл гравитационной «постоянной».

Анализ приведенных результатов (табл.1,2) также показывает, что гравитационная «постоянная» G, как и коэффициент пропорциональности K_c в формуле (5), не является «универсальной» постоянной. Кроме того, хочется верить, что значения G были получены не из соотношения, которое приведено в таблице 2 (ст.7). Возможно, что результаты, полученные Г. Кавендишем по определению значений гравитационной «постоянной» в лабораторных условиях, являются простым совпадением. А воспроизводимость результатов, полученных в лабораторных условиях, возможна с присутствием одной и той же постоянной погрешности при проведении эксперимента, о чем будет сказано ниже.

На самом деле, сила тяготения, определяемая ЗВТ, в его первичном выражении, численно должна быть равна центробежной силе (силе инерции). Но результаты расчетов по формуле F=M_с*m_п/H² (в формуле И. Ньютона не было коэффициента пропорциональности) не совпадали не только количественно, но и размерностью. Чтобы «спасти» указанную формулу (ЗВТ), нужно было вводить коэффициент пропорциональности, так называемую гравитационную «постоянную». Значение этой гравитационной «постоянной» и было измерено Г. Кавендишем на крутильных весах с оглядкой (по моему мнению) на соотношения F_звт и F_цб (ст.6, табл.2).

Более того, в некоторых публикациях утверждается, что эксперимент по определению взаимодействия «точечных» электрических зарядов, на самом деле, проводил Г. Кавендиш на похожих крутильных весах, но не опубликовал результаты эксперимента в научных журналах. Эти результаты, как это часто бывает в науке, опубликовал Кулон в виде закона, который присутствует во всех школьных и вузовских учебниках и, который носит название закона Кулона. Возможно поэтому опыт Г. Кавендиша по определению гравитационной «постоянной» почти в точности повторяет его предыдущий эксперимент с похожей формулой в математическом выражении. Закрадывается сомнение, что полученные результаты по определению G и сам ЗВТ, в его современном виде, является элементарным копированием закона Кулона.

Ранее, в настоящей статье, было упомянуто о некорректности эксперимента Г. Кавендиша по определению гравитационной «постоянной». В чем же заключается некорректность эксперимента Г. Кавендиша? Согласно выше изложенному, взаимодействие гравитационных полей двух тел при свободном падении одного из них в ГП более массивного тела происходит иначе, чем в опыте Г. Кавендиша. В опыте Г. Кавендиша тела неподвижны, кроме того, ГП, участвующих в эксперименте шаров одновременно взаимодействуют в двух направлениях – с ГП Земли в вертикальном и между собой в горизонтальном направлении. Непонятно, как это сказывается на суммарной силе взаимодействия их ГП.

         По выше приведенной схеме взаимодействия гравитационных полей материальных тел (Рис.2), не все ГП массивного тела участвует во взаимодействии с ГП малых тел, а в опыте Г. Кавендиша при расчетах участвует вся масса массивного шара (шаров). На самом деле, во взаимодействии участвует только часть ГП, заключенная в шаровых сегментах массивных шаров. В связи с уточненным определением веса тела, приведенным в настоящей статье, вертикальное натяжение (реакция) нити компенсирует только часть ГП Земли, действующей на ГП грузов в вертикальном направлении с наружной стороны.  С учетом выше сказанного, можно предположить, что в процессе проведения эксперимента в расчеты, полученных Г. Кавендишем и другими исследователями экспериментальных данных, могла вкрадываться, примерно одинаковая ошибка (погрешность). Эта, одна и та же, погрешность могла присутствовать при различных модификациях оборудования эксперимента и поэтому наблюдалась хорошая воспроизводимость результатов экспериментальных данных.

Анализ результатов таблицы 2 показывает каковым является физический смысл гравитационной «постоянной» на самом деле, хотя сам Г. Кавендиш и другие экспериментаторы не догадывались об этом. Физический смысл гравитационной «постоянной», как и физический смысл К_с, показывает, какая часть ГП Солнца взаимодействует с ГП планет, а не тот физический смысл G, который трактуется в учебниках. Из анализа данных таблицы 2 следует, что приведенный в формуле (5) и в таблице 2, коэффициент К_с есть ничто иное, как аналог коэффициента G, который получен Г. Кавендишем в эксперименте по определению гравитационной «постоянной» для ЗВТ. Если посмотреть порядок цифр для G в опытах Г. Кавендиша и K_с, а также определение G из равенства ЗВТ и центробежной силы, то порядок этих значений, примерно, одинаков для нескольких произвольно выбранных планет, приведенных в таблице 2, они пропорциональны 10^-11 (десять в минус одиннадцатой степени). Это говорит о том, что в действительности физический смысл G должен быть ничем иным, как отношением массы шарового сегмента и массы всего объема Солнечного шара и должен быть безразмерной величиной. Иными словами, G является величиной, показывающей какая часть массы Солнечного шара, ГП которой принимает участие во взаимодействии ГП Солнца и ГП каждой из планет Солнечной системы. Равенство значений G и K_с на качественном уровне, приведенных в таблице 2 показывает верность предположения о том, что только часть ГП Солнца принимает участие во взаимодействии с ГП планет.

С другой стороны, следует вывод, что на качественном уровне величина G, как и K_с, является переменной (изменяется) и не может быть «постоянной» не только для других звездно-планетарных систем, но и для Солнечной системы, а закон «всемирного» тяготения не может быть всемирным и, в лучшем случае, он может быть применим для качественной оценки гравитационного взаимодействия космических тел в рамках нашей Солнечной системы. Исходя из этого ученые-астрофизики могут не напрягать свои умы для поиска более точных значений гравитационной «постоянной», такого значения в природе просто не существует.

Заключение.

Подводя общий итог выше изложенного, можно сказать, что в статье приведены лишь некоторые особенности гравитационного взаимодействия материальных тел на макроуровне. Чтобы говорить об этом более подробно, включая гравитационные взаимодействия на микроуровне, необходимо знать природу гравитации, причину и условия ее возникновения.

Можно только предположить, что гравитационные взаимодействия происходят по информационно-индукционному принципу, гипотеза которого приведена мной в [5,6], а распространение гравитации в пространстве происходит посредством Эфира по аналогии с распространением света, как это было описано в моей публикации: «Эфир и закон световой индукции» [6]. Но для этого нужно также предположить, что каждое материальное тело является источником гравитации в нашей Вселенной.

Тем не менее, надеюсь, что приведенная в настоящей статье информация, послужит основанием для более тщательного анализа и ревизии, полученных ранее результатов гравитационных взаимодействий тел (объектов) в Солнечной системе, используя новые методы исследований и современные приборы.

Выводы.

1.Показана реальная схема взаимодействия гравитационных полей Солнца и Земли на макроуровне.

2.Приведена причина возникновения невесомости свободно падающих тел (объектов) в ГП массивных тел с точки зрения физического смысла.

3.Показана идентичность схемы взаимодействия ГП Земли и ГП тела независимо от того, покоится тело на Земле или свободно падает в ГП Земли.

4.Указано на возможную некорректность эксперимента Г. Кавендиша по определению гравитационной «постоянной».

5.Приведена альтернативная ЗВТ, формула для определения силы тяготения при взаимодействии ГП двух тел в Солнечной системе.

6.Дана количественная оценка реакции ГП тела на ГП Земли с ее внутренней (между ними) и внешней (наружной) стороны тела.

7.Показано, что все весы на Земле показывают вес тел, который не соответствует их реальному весу.

Список литературы

1. Г.Н. Дубошин. Небесная механика. М.:2-е изд,1968.
2. Пеньков И.И. Центростремительной силы нет. Prompatent.ru (персональный сайт).
3. Википедия. Солнечная система.  https://ru.wikipedia.org/wiki/
4.   Н.И Кошкин и М.Г. Ширкевич. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1976.
5. Пеньков И. И. Эффект Доплера и миф о Большом взрыве. Prompatent.ru (персональный сайт).
6. Пеньков И.И. Эфир и закон световой индукции. Проблемы науки. М.: №5 (29), 2018.

Примечание. Копирование или перепечатка настоящей статьи возможна только с разрешения автора.