Michelson-Morley kísérlet. Michelson és Morley kísérlete Michelson és Morley kísérletéből az következik, hogy

Korábban már említettük, hogy valamikor egy képzeletbeli „éteren” próbálták meghatározni a Föld mozgásának abszolút sebességét, amely – ahogy akkor gondolták – az egész teret átjárja. E kísérletek közül a leghíresebbet Michelson és Morley végezte 1887-ben. De csak 18 évvel később Einstein elmagyarázta tapasztalataik negatív eredményeit.
A Michelson-Morley kísérlethez egy olyan készüléket használtunk, amelynek sémája az 1. ábrán látható. 15.2. A készülék fő részei: A fényforrás, ezüstözött áttetsző üveglap B, két tükör C és E. Mindez mereven egy nehéz lemezre van rögzítve. A C és E tükröket azonos L távolságra helyezték el a B lemeztől. A B lemez a beeső fénysugarat két részre osztja, egymásra merőlegesen; a tükrök felé irányulnak, és visszaverődnek a B lemezre.

A B lemezen ismét áthaladva mindkét gerenda egymásra helyeződik (D és F). Ha a fény B-ből E-be és fordítva való áthaladásának ideje megegyezik a B-ből C-be való áthaladási idővel és fordítva, akkor a kapott D és F sugarak fázisban lesznek, és kölcsönösen felerősítik; ha ezek az idők kismértékben is eltérnek, akkor fáziseltolódás lép fel a nyalábokban és ennek eredményeként interferencia. Ha az eszköz "nyugalomban" van az éterben, akkor az idők pontosan megegyeznek, és ha u sebességgel jobbra mozog, akkor időbeli eltérés lesz. Lássuk, miért.
Először is számoljuk ki, hogy mennyi idő alatt halad a fény B-ből E-be és vissza. Legyen az "ott" idő egyenlő t 1 -gyel és a "visszafelé" idő egyenlő t 2 -vel. Ám míg a fény B-ből a tükör felé halad, a készülék maga ut 1 távolságot tesz meg, tehát a fénynek az L + ut 1 utat c sebességgel kell megtennie. Ezt az utat ezért ct 1-ként is jelölhetjük; ennélfogva,

(Ez az eredmény akkor válik nyilvánvalóvá, ha figyelembe vesszük, hogy a fénysebesség a műszerhez képest c - u; akkor az idő éppen egyenlő az L hossz osztva c - u-val). Ugyanígy a t 2 is kiszámítható. Ezalatt a B lemez megközelíti az ut 2 távolságot, így a visszafelé tartó lámpának csak az L - ut-n kell átmennie. Azután

A teljes idő az

kényelmesebb az űrlapba írni

És most számoljuk ki, hogy t 3 mennyi idő alatt jut el a fény a B lemezről a C tükörre. Mint korábban, a t 3 idő alatt a C tükör ut 3 távolságot jobbra mozdul el (C ' pozícióba), és a fény haladjon végig a hypotenus BC′ távolságon ct 3 . Derékszögű háromszögből következik

vagy

A C' pontból visszafelé haladva a fénynek ugyanannyit kell megtennie; ez látszik az ábra szimmetriájából. Ezért a visszatérési idő ugyanaz (t 3), és a teljes idő 2t 3 . Beírjuk az űrlapba

Most összehasonlíthatjuk mindkét alkalommal. A (15.4) és (15.5) számlálói megegyeznek - ez a fény terjedési ideje egy pihenőeszközben. A nevezőkben az u 2 /c 2 tag kicsi, hacsak u nem sokkal kisebb, mint c. Ezek a nevezők azt mutatják, hogy az eszköz mozgása miatt mennyi idő változik. Vegye figyelembe, hogy ezek a változások nem ugyanazok – a fénynek C-be és visszafelé való eljutásának ideje valamivel rövidebb, mint az E-be és vissza. Nem egyeznek, még akkor sem, ha a tükrök és B távolságok azonosak. Már csak ezt a különbséget kell pontosan mérni.
Itt egy technikai finomság merül fel: mi van akkor, ha az L hosszúságok nem pontosan egyenlők egymással? Hiszen a pontos egyenlőséget úgysem fogod elérni soha. Ebben az esetben csak el kell forgatnia a készüléket 90 fokkal, a BC-t a mozgás irányába helyezve, a BE-t pedig keresztben. A hosszkülönbség ekkor már nem játszik szerepet, és csak az interferenciaperemek eltolódását kell megfigyelni a műszer forgatásakor.
A kísérlet során Michelson és Morley úgy helyezték el a műszert, hogy a BE szegmens párhuzamosnak bizonyult a Föld keringésével (a nappal és az éjszaka egy meghatározatlan órája). A keringési sebesség hozzávetőlegesen 30 km/s, és az "éter sodródásának" a nap bizonyos óráiban és az év bizonyos szakaszaiban el kell érnie ezt az értéket. A műszer elég érzékeny volt ahhoz, hogy észleljen egy ilyen jelenséget. Időbeli eltérést azonban nem találtak - a Föld éteren keresztüli mozgásának sebességét lehetetlennek bizonyult kimutatni. A kísérlet eredménye nulla volt.
Rejtélyes volt. Nyomasztó volt. Az első gyümölcsöző ötletet, hogyan lehet kijutni a zsákutcából, Lorenz terjesztette elő. Elismerte, hogy mozgás közben minden anyagi test összenyomódik, de csak a mozgás irányában. Így ha egy test hossza nyugalomban L 0, akkor az u sebességgel mozgó test hossza (nevezzük L ║ ahol a || szimbólum azt jelzi, hogy a mozgás a test hosszában történik) képlettel adott

Ha ezt a képletet alkalmazzuk a Michelson-Morley interferométerre, akkor a B és C közötti távolság változatlan marad, és a B és E távolság L √ 1 - u 2 /c 2 -re rövidül. Így a (15.5) egyenlet nem változik, de L a (15.4) egyenletben a (15.6) szerint változik. Ennek eredményeként meg fogjuk kapni

Összehasonlítva ezt a (15.5)-tel, azt látjuk, hogy most t 1 +t 2 = 2t 3 . Ezért, ha a készülék valóban összehúzódik, ahogy azt feltételeztük, akkor világossá válik, hogy a Michelson-Morley kísérlet miért nem adott semmilyen hatást.
Bár a kontrakciós hipotézis sikeresen magyarázta az élmény negatív kimenetelét, maga védtelen volt azzal a váddal szemben, hogy egyetlen célja az élménymagyarázat nehézségeitől való megszabadulás volt. Túl mesterséges volt. Hasonló nehézségek merültek fel azonban más, az éteri szél kimutatására irányuló kísérletekben is. A végén kezdett úgy tűnni, hogy a természet „összeesküvésbe” lépett az ember ellen, összeesküvéshez folyamodott, és időnként bevezet néhány új jelenséget, hogy semmissé tegyen minden jelenséget, amellyel az ember mérni próbál.
És végül felismerték (Poincaré erre mutatott rá), hogy a teljes titoktartás a természet törvénye! Poincaré felvetette, hogy a természetben létezik egy törvény, amely szerint az éteri szelet semmilyen módon nem lehet észlelni, vagyis lehetetlen az abszolút sebességet.

Michelson 1881-ben végzett egy híres kísérletet, melynek segítségével a Föld éterhez (az éteri szélhez) viszonyított mozgását remélte felfedezni. 1887-ben Michelson megismételte tapasztalatait Morleyval egy fejlettebb hangszeren. A Michelson-Morley installációt az 1. ábra mutatja. 150.1. A téglalap egy higannyal töltött gyűrű alakú öntöttvas vályút támasztott alá. Egy fa úszó lebegett a higanyon, olyan alakú, mint a hosszában vágott fánk alsó fele. Erre az úszóra masszív, négyzet alakú kőlapot szereltek fel. Egy ilyen eszköz lehetővé tette a lemez zökkenőmentes elforgatását az eszköz függőleges tengelye körül. A lemezre Michelson interferométert szereltek fel (lásd 123.1. ábra), úgy módosították, hogy mindkét nyaláb, mielőtt visszatért volna az áttetsző lemezre, többször oda-vissza haladt a lemez átlójával egybeeső útvonalon. A sugárút diagramja az ábrán látható. 150.2. Az ábrán szereplő jelölések megfelelnek a 2. ábra jelöléseinek. 123.1.

A kísérlet a következő szempontokon alapult. Tegyük fel, hogy az interferométer karja (150.3. ábra) egybeesik a Föld éterhez viszonyított mozgási irányával. Ekkor a sugárnak a tükörhöz és visszafelé való eljutásához szükséges idő eltér attól az időtől, amely ahhoz szükséges, hogy a 2. sugár meghaladja az utat.

Ennek eredményeként még akkor is, ha mindkét kar hossza egyenlő, az 1. és 2. gerendák némi útkülönbséget kapnak. Ha a készüléket 90°-kal elfordítják, a karok helyet cserélnek, és az útkülönbség előjelet vált. Ez az interferenciamintázat eltolódásához kell, hogy vezessen, aminek nagysága – amint azt Michelson számításai is mutatják – jól kimutatható.

Az interferenciamintázat várható eltolódásának kiszámításához keressük meg a megfelelő utak áthaladásának idejét az 1-es és 2-es nyalábokkal. Legyen a Föld éterhez viszonyított sebessége egyenlő.

Ha az étert nem viszi magával a Föld, és az éterhez viszonyított fénysebesség egyenlő c-vel (a levegő törésmutatója gyakorlatilag egyenlő az egységgel), akkor a fénysebesség az eszközhöz viszonyítva c-vel lesz egyenlő - v az irányra és c + v az irányra, ezért a 2. nyaláb idejét a képlet adja

(a Föld keringési sebessége 30 km/s, tehát

Mielőtt az idő kiszámításához kezdene, vegye figyelembe a következő példát a mechanikából. Tegyük fel, hogy egy hajónak, amely a vízhez képest c sebességet fejleszt, egy v sebességgel folyó folyón kell átkelnie a partjaira pontosan merőleges irányban (150.4. ábra). Ahhoz, hogy a csónak adott irányba haladjon, a vízhez viszonyított c sebességét az ábrán látható módon kell irányítani. Ezért a csónak sebessége a parthoz viszonyítva egyenlő lesz. Ugyanannyi lesz (ahogy Michelson feltételezte) az 1 sugár sebessége az eszközhöz képest.

Ezért az 1. sugár ideje a

A (150.1) és (150.2) értékeket behelyettesítve a kifejezésbe, megkapjuk az 1. és 2. sugarak útja közötti különbséget:

Ha a műszert 90°-kal elforgatják, az útkülönbség előjelet vált. Következésképpen a peremek száma, amellyel az interferenciaminta eltolódik, ennyi lesz

Az I karhossz (többszörös visszaverődést figyelembe véve) 11 m. A fény hullámhossza a Michelson és Morley kísérletben 0,59 μm volt. Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük a (150.3) képletbe, sávokat kapunk.

A készülék 0,01-es nagyságrendű peremeltolódás észlelését tette lehetővé. Az interferenciamintában azonban nem találtunk elmozdulást. Annak kizárására, hogy a mérések időpontjában a horizont síkja merőleges legyen a Föld keringési sebességvektorára, a kísérletet a nap különböző szakaszaiban megismételték. Ezt követően a kísérletet sokszor, az év különböző időszakaiban végezték el (egy éven át a Föld keringési sebességvektora 360°-kal elfordul a térben), és mindig negatív eredményt adott. Az éteri szelet nem lehetett észlelni. A világéter megfoghatatlan maradt.

Számos kísérlet történt Michelson kísérletének negatív eredményének magyarázatára anélkül, hogy feladták volna a világéter hipotézisét. Mindezek a próbálkozások azonban sikertelenek voltak. Einstein 1905-ben kimerítő, következetes magyarázatot adott minden kísérleti tényre, beleértve Michelson kísérletének eredményeit is. Einstein arra a következtetésre jutott, hogy a világéter, azaz egy speciális közeg, amely abszolút referenciakeretként szolgálhatna, nem létezik. Ennek megfelelően Einstein a relativitás mechanikai elvét kivétel nélkül minden fizikai jelenségre kiterjesztette. Továbbá Einstein kísérleti adatokkal összhangban feltételezte, hogy a fény sebessége vákuumban minden tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerben azonos, és nem függ a fényforrások és a vevők mozgásától.

A relativitás elve és a fénysebesség állandóságának elve képezi az Einstein által megalkotott speciális relativitáselmélet alapját (lásd az 1. kötet VIII. fejezetét).

Az űrben való terjedéshez a fénynek nincs szüksége "világító éterre".

Nehéz elképzelni az abszolút ürességet – egy teljes vákuumot, amely semmit sem tartalmaz. Az emberi tudat arra törekszik, hogy legalább valami anyaggal megtöltse, és az emberiség történelmének sok évszázada során azt hitték, hogy a világtér tele van éterrel. Az ötlet az volt, hogy a csillagközi teret valami láthatatlan és megfoghatatlan finom anyag tölti ki. Amikor megkapták a Maxwell-féle egyenletrendszert, amely azt jósolta, hogy a fény véges sebességgel terjed a térben, még ennek az elméletnek a szerzője is azt hitte, hogy az elektromágneses hullámok a közegben terjednek, ahogy az akusztikus hullámok terjednek a levegőben, és a tenger hullámai terjednek a vízben. A 19. század első felében a tudósok még az éter elméleti modelljét és a fény terjedésének mechanikáját is gondosan kidolgozták, beleértve mindenféle emelőkart és tengelyt, amelyek állítólag hozzájárultak az éterben oszcilláló fényhullámok terjedéséhez.

1887-ben két amerikai fizikus - Albert Michelson és Henry Morley - úgy döntött, hogy közösen végeznek egy kísérletet, amelynek célja, hogy egyszer s mindenkorra bebizonyítsa a szkeptikusok számára, hogy világító éter valójában létezik, kitölti az Univerzumot, és közegként szolgál, amelyben a fény és más elektromágneses hullámok terjednek. Michelsonnak megkérdőjelezhetetlen tekintélye volt az optikai műszerek tervezőjeként, Morley pedig fáradhatatlan és tévedhetetlen kísérleti fizikusként volt híres. Az általuk kitalált tapasztalatokat könnyebb leírni, mint a gyakorlatban megvalósítani.

Michelson és Morley használta interferométer- optikai mérőeszköz, melyben egy fénysugarat egy áttetsző tükör kettéhasít (egy üveglemezt az egyik oldala éppen annyira ezüstözött, hogy a rá bejutó fénysugarakat részben átengedje, részben visszaverje; hasonló technológiát használnak ma a tükörreflexes fényképezőgépek). Ennek eredményeként a nyaláb kettéválik, és a kettő keletkezik összefüggő a nyalábok egymásra merőlegesen eltérnek, majd visszaverődnek az áttetsző tükörtől egyenlő távolságra lévő két visszaverő tükörről, és visszatérnek az áttetsző tükörhöz, amelyből a keletkező fénysugár lehetővé teszi az interferenciamintázat megfigyelését és a legcsekélyebb felfedését. deszinkronizálás két nyaláb (az egyik sugár késleltetése a másikhoz képest; lásd: Interferencia).

A Michelson-Morley kísérlet alapvetően a világéter létezésének megerősítésére (vagy cáfolatára) irányult az "éterszel" (illetve hiánya tényének) feltárásával. Valójában a Nap körüli pályán mozogva a Föld a hipotetikus éterhez képest fél évig az egyik irányba, a következő hat hónapig pedig egy másik irányba mozog. Következésképpen az „éteri szélnek” fél évig fújnia kell a Föld felett, és ennek eredményeként el kell tolnia az interferométer leolvasását az egyik irányba, fél évig pedig a másik irányba. Így a telepítésüket egy évig figyelve Michelson és Morley nem talált semmilyen elmozdulást az interferenciamintában: teljes éteri nyugalom! (Az ilyen, a lehető legnagyobb pontossággal végzett modern kísérletek, köztük a lézeres interferométerekkel végzett kísérletek is hasonló eredményeket adtak.) Tehát: az éteri szél, tehát az éter nem létezik.

Az éteri szél és az éter mint olyan hiányában feloldhatatlan konfliktus van a Newton-féle klasszikus mechanika (amely bizonyos abszolút vonatkoztatási rendszert jelent) és a Maxwell-egyenletek között (melyek szerint a fénysebességnek van egy határértéke, amely független a keret megválasztásától). hivatkozás) nyilvánvalóvá vált, ami végül a relativitáselmélet megjelenéséhez vezetett. A Michelson-Morley kísérlet végül megmutatta, hogy a természetben nincs "abszolút vonatkoztatási keret". És bármennyire is állította utólag Einstein, hogy a relativitáselmélet kidolgozásakor nem fordított figyelmet a kísérleti vizsgálatok eredményeire, aligha kell kétségbe vonnunk, hogy a Michelson-Morley-kísérletek eredményei hozzájárultak az elmélet gyors elfogadásához. egy ilyen radikális elméletet a tudományos közösség komolyan.

Edward Williams Morley
Edward Williams Morley, 1838–1923

amerikai fizikus és kémikus. A New Jersey állambeli Newarkban született egy kongregacionalista lelkész családjában. Rossz egészségi állapota miatt nem járt iskolába, hanem otthon tanult, apja felkészítette a további egyházi szolgálatra, de a fiú inkább a természettudományokat választotta, kémiát és természetrajzot tanult. Végül felülmúlhatatlan kísérletezőnek bizonyult. Morley volt az, akinek sikerült felülmúlhatatlan pontossággal meghatároznia a hidrogén és az oxigén fajlagos tömegét tiszta vízben. Amikor a sors Albert Michelsonhoz hozta, kísérletezői képességei egyszerűen pótolhatatlannak bizonyultak, és ma már e két tudós neve elválaszthatatlanul összefügg híres tapasztalatuknak köszönhetően.

Albert Abraham Michelson, 1852-1931

Amerikai fizikus, nemzetiség szerint német (a képen). Strelno (ma Strzelno) városában született a modern Lengyelország területén (azokban az években az Orosz Birodalom része volt). Két évesen szüleivel az Egyesült Államokba emigrált. Kaliforniában nőtt fel a híres "aranyláz" korszakában, de a leendő tudós apja nem aranykereséssel foglalkozott, hanem kisméretű nagykereskedelemmel foglalkozott a betegséggel érintett városokban. Az USA Haditengerészeti Akadémiájára állományából egy kongresszusi képviselő külön javaslatára lépett be, aktív szolgálatba vették, elvégezte a fúróképzés teljes tanfolyamát, majd fizikatanárnak nevezték ki. Ennek köszönhetően lehetősége nyílt az optikával, és különösen a fénysebesség-meghatározó műszer megépítésével foglalkozni.

Miután 1881-ben visszavonult az aktív szolgálattól, az Alkalmazott Tudományos Iskola tanára lett. Case (Case School of Applied Sciences) Clevelandben, Ohio államban, ahol folytatta kutatásait. Michelson 1907-ben fizikai Nobel-díjat kapott "precíziós optikai műszerek kifejlesztéséért és az azokkal végzett kutatásokért", nevezetesen a szabványmérő hosszának és a fénysebesség vákuumban történő pontos meghatározásáért.

Orosz tudós V.A. Atsyukovsky alaposan elemezte Einstein relativitáselméletének kísérleti alapjait, és a következő következtetésre jutott: "A különböző kutatók által az SRT és a GRT rendelkezéseinek ellenőrzése céljából végzett kísérletek eredményeinek elemzése azt mutatta, hogy azok a kísérletek, amelyekben pozitív és egyértelműen értelmezett eredmények születtek, kapott, megerősítve a relativitáselméletek rendelkezéseit és következtetéseit A. Einstein nem létezik."

Ez a következtetés a leghíresebb kísérletre, a Michelson-Morley-kísérletre is kiterjed. Vegyük észre, hogy a Michelson-Morley interferométer a Földhöz képest álló helyzetben volt, csak a fény mozgott. A szerzők úgy vélték, hogy képesek lesznek rögzíteni a Föld Naphoz viszonyított V = 30 km/s sebességének hatását a fény interferenciaperemének eltérítésére. A számítás a képlet szerint történt

A várt 0,04-es peremeltolódást nem rögzítették. A szerzők pedig valamiért nem kezdték el keresni az elmélet és a kísérlet közötti eltérések okát. Tegyünk értük.

Mivel a fotonoknak tömegük van, a Föld számukra egy tehetetlenségi vonatkoztatási rendszer, és viselkedésük a gravitációs mezőben nem térhet el más, ebben a mezőben tömeggel rendelkező testek viselkedésétől, ezért a fenti képletben nem a sebességet kell helyettesítenünk. a Föld Naphoz viszonyított sebessége (V = 30 km/s), és a Föld felszínének sebessége (V = 0,5 km/s), amelyet a tengelye körüli forgása alakít ki. Ekkor a Michelson-Morley-kísérletben az interferencia peremének várható eltolódása nem 0,04, hanem sokkal kevesebb lesz.

. (423)

Ezért nem meglepő, hogy a Michelson-Morley műszer nem mutatott elmozdulást az interferencia peremén. Ennek pedig ma már tudjuk az okát: hiányzott belőle a kellő érzékenység (pontosság).

Ennek ellenére a Nobel-bizottság 1907-ben Nobel-díjat adományozott A. Michelsonnak "Precíziós optikai műszerek létrehozásáért, valamint spektroszkópiai és metrológiai vizsgálatok elvégzéséért segítségükkel". Hozzátesszük, hogy Michelson kísérletének téves értelmezése volt A. Einstein téves relativitáselméleteinek kísérleti alapja.

De mi van, ha egy ilyen kísérletet úgy állítunk be, hogy benne a fényforrás és az interferenciaperem elmozdulását rögzítő eszköz elmozdul (forog) a Föld gravitációs mezőjében? Ebben az esetben a műszerek leolvasását a teljes berendezés elfordulásának hiányában és forgása közben hasonlítják össze. Azonnal jól látható, hogy a berendezés elforgatásának hiányában a mérési elv nem fog eltérni a Michelson-Morley kísérlet mérési elvétől, és az interferenciaperem elmozdulását a készülék nem fogja mutatni. De amint az installáció forogni kezd a Föld gravitációs mezőjében, azonnal megjelenik a jelzett sáv eltolódása. Ez azzal magyarázható, hogy míg a fény a forrástól a vevő felé halad, az utóbbi helyzete a Föld gravitációs mezőjében megváltozik a forráshoz képest, és a készüléknek rögzítenie kell a jelzett sáv eltolódását.

Még egyszer hangsúlyozzuk: a jelforrás és a vevő helyzete a Michelson-Morley kísérletben nem változik egymáshoz képest a Föld gravitációs mezőjében, az általunk ismertetett példában viszont igen. Ez a fő különbség e kísérletek között. A leírt elemi logikát Sagnac tapasztalatai meggyőzően igazolják. Kísérletének eredményei ellentmondanak a Michelson-Morley interferométer leolvasásának, és a relativisták elhallgatják és makacsul figyelmen kívül hagyják ezt a tényt, egyértelműen bizonyítva, hogy nem érdekli őket a tudományos igazság.

Elég erős bizonyítékot adtunk Einstein relativitáselméleteinek tévedésére, így önkéntelenül is felmerül a kérdés: hogyan érzékelhetjük most azt a tényt, hogy A. Einstein relativitáselmélete a relativisták szerint a fizika összes vívmányának alapja. században? Nagyon egyszerű! Mindezek az eredmények elsősorban a kísérleti fizikusok erőfeszítéseinek az eredménye, akik nem fizikai elméletek tesztelésére végeztek kísérleteket, hanem olyan eredmény elérésére, amelyet katonai célokra vagy versenyre használhattak fel termékeik piacának meghódítása során.

A teoretikusok természetesen megpróbáltak magyarázatot találni ezekre az eredményekre, valahogy igazolni is akarták őket, de ezek a magyarázatok hozzávetőlegesnek és felületesnek bizonyultak. Az anyag és az univerzum mély alapjainak magyarázatában a fő akadályt az Einstein téves elméletei által kialakított gondolkodási sztereotípia, valamint támogatóinak kitartása jelentette, hogy megvédjék ezeket az elméleteket a kritikától.

12.5. Hogyan születtek a Naprendszer bolygói?

Elemezzük csak azt a Naprendszer bolygóinak kialakulására vonatkozó hipotézist, amely szerint a Nap közelében repülő csillagból keletkeztek, amely gravitációs terével befogta (228. ábra, a).

Rizs. 228. a) - a bolygók Nap körüli mozgásának diagramja; rendszer

Az A csillag magával ragadása a Nap gravitációs ereje által (C)

orbitális mozgásba

Ez a hipotézis lehetővé teszi, hogy választ találjunk a bolygók születésével kapcsolatos legtöbb fő kérdésre.

Kezdjük a Naprendszer bolygóinak születési folyamatának elemzését a főbb kérdések megfogalmazásával, amelyekre a válaszok ebből az elemzésből következzenek.

1. Miért majdnem kör alakú az összes bolygó pályája?

2. Miért van az összes bolygó pályája majdnem ugyanabban a síkban?

3. Miért kering minden bolygó ugyanabban az irányban a Nap körül?

4. Miért esnek egybe a bolygók (az Uránusz kivételével) tengelyük körüli forgásirányai a Nap körüli forgásirányukkal?

5. Miért vannak a legtöbb bolygóműhold pályájának síkjai közel az egyenlítői síkokhoz?

6. Miért majdnem kör alakú a legtöbb műhold pályája?

7. Miért kering a legtöbb műhold és a Szaturnusz gyűrűje a bolygója körül a Nap körüli bolygókkal azonos irányban?

8. Miért van bolygósűrűség-gradiens?

9. Feltételezhető-e, hogy a bolygók Naptól távolodó sűrűségének változásának szabályossága hasonló a létező Nap sűrűségének változásához, annak magjától a felszínig indulva?

10. Miért csökken a sűrűségük, amikor a bolygók távolodnak a Naptól, először csökken, majd kissé nő?

Korábban már kimutattuk, hogy a fő elemi részecskék: fotonok, elektronok, protonok és neutronok képződését a szögimpulzus (impulzus) megmaradásának törvénye szabályozza. matematikai modell ami Planck állandója (219). Ezt a törvényt az anyagi világ kialakulását szabályozó fő törvénynek neveztük. Ebből az következik, hogy ugyanannak a törvénynek kellett volna irányítania a Naprendszer bolygóinak születési folyamatát. Most meg fogunk győződni arról, hogy nagy a valószínűsége ennek a hipotézisnek a valósággal való kapcsolatának.

Mivel a bolygóknak nincs egyenes vonalú mozgása, hanem a Naphoz és a tengelyükhöz képest forognak, ezeknek a forgásoknak a leírására a szögimpulzus megmaradásának törvényének matematikai modelljét használjuk.

Most megfogalmazunk egy hipotézist. A Naprendszer bolygói egy csillagból jöttek létre, amely elrepült a Nap mellett, és gravitációs tere megfogta (228. ábra, b, pozíciók: 1, 2, 3, 4, 5…). Amikor egy csillag távol volt a Naptól, akkor a térben mozogva csak a tengelye körül forgott, amely párhuzamos (többnyire) a Nap forgástengelyével. Teljesen természetes, hogy a csillagnak megvolt a maga szögimpulzusa, amelynek nagyságát nem ismerjük. Tudjuk azonban, hogy a külső erők hiánya állandósította ezt a pillanatot. Ahogy közeledtünk a Naphoz, a Nap gravitációs ereje hatni kezdett a csillagra.

Tegyük fel, hogy ez a csillag olyan távolságban repült el a Nap mellett, mint a Nap és a Merkúr legelső bolygója közötti távolság. Teljesen természetes, hogy a Nap gravitációs ereje (228. ábra, b, pozíciók: 2, 3, 4 ...) bevonta ezt a csillagot a Nap körüli körkörös mozgásba. A következő feltevés az, hogy a csillag forgásiránya a tengelye körül egybeesik a csillag Nap körüli forgásirányával. Ennek eredményeként a Nap körüli forgási szögimpulzus hozzáadódott a csillag tengelye körüli forgásának szögimpulzusához.

Mivel a csillag a Naphoz hasonlóan plazmaállapotban volt, csak tömegében és méretében kisebb a Napnál, ezért csak akkor tudott pályán maradni, ha a centrifugális tehetetlenségi ereje és a Nap gravitációs ereje egyenlő (228. ábra, b). , 5. pozíció). Ha ez az egyenlőség nem létezne, akkor az erősen kötött csillagplazmának (228. ábra, 6. pozíció) csak az a része kapaszkodhatott a kialakult elsőre, amely egyenlőséget biztosított a centrifugális tehetetlenségi erő és a Nap gravitációs ereje között. pálya. A csillag plazmájának megmaradt része nagyobb centrifugális tehetetlenségi erő hatására távolodni kezdett a Naptól (228. ábra, 7. pozíció). A Naptól való távolodás során a csillag távolodó részéből egy stabil szerkezet következő része kezdett kialakulni, amelyet a Nap gravitációs ereje ismét elválasztott a csillag plazmájától, és létrehozta a második bolygót - a Vénuszt. A leírt eseménysor alkotta a Nap körüli bolygókat.

Most bizonyítanunk kell a leírt hipotetikus forgatókönyv megbízhatóságát a Naprendszer születésére vonatkozóan. Ennek érdekében információkat gyűjtünk a a legkorszerűbb a naprendszer bolygói. Ebben az információban fel kell tüntetni az összes bolygó és fő műholdaik tömegét, az összes bolygó sűrűségét, sugarát, valamint a bolygók keringési sugarait, pályasebességeit és forgási szögsebességeit kb. a tengelyeiket. Ez az információ lehetővé teszi számunkra, hogy megtaláljuk a csillag keringési szögimpulzusát abban a pillanatban, amikor elkezd forogni a Nap körül. A Naptól távolodó csillag, amiatt, hogy a centrifugális tehetetlenségi ereje nagyobb, mint a Nap gravitációs ereje, annyi plazmatömeget hagy a létező bolygók pályáján, mint amennyi most szilárd állapotban van a bolygókkal együtt. műholdak.

Teljesen természetes, hogy az összes modern bolygó teljes impulzusimpulzusa egyenlő lesz a csillag szögimpulzusával a Nap körüli keringési mozgása kezdetének pillanatában (228. ábra, b, 5. pozíció).

Tehát adjunk alapvető információkat a Napról és bolygóiról. A napnak tömege van . A sugara , és a sűrűsége . A Nap tengelye körüli forgásának szögsebessége a . Ismeretes, hogy az összes bolygó és műholdaik tömegének összege csaknem 1000-szer kisebb, mint a Nap tömege. Lent, táblázatban. A 61. ábra a Naprendszer bolygóinak tömegét és sűrűségét mutatja.

61. táblázat A bolygók és műholdaik tömegei és a bolygók sűrűségei

bolygók	Tömegek, , kg	sűrűség,
1. Merkúr
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó
Teljes

Az alapinformációkat a bolygók paramétereiről az interneten vettük fel: Csillagászat + Csillagászat amatőröknek + Naprendszer + bolygónevek + bolygó számokban. Kiderült, hogy ennek a háttérinformációnak az összeállítói számos hibát követtek el. Adataik szerint például a Jupiter és a Szaturnusz keringési sugara megegyezik, míg a Neptunusz csillagászati ​​egységekben kifejezett pályasugara eltér a kilométerben kifejezett értékétől. Számunkra úgy tűnik, hogy a közzétett hipotézis érdekelni fogja a hivatásos csillagászokat, és pontosabb információk birtokában pontosítani fogják számításaink eredményeit.

Figyeljünk a bolygók sűrűségének változási sorrendjére. Közülük azok, amelyek közelebb vannak a Naphoz, nagyobb sűrűséggel rendelkeznek. Ahogy a bolygók távolodnak a Naptól, sűrűségük először csökken, majd ismét nő. A legkisebb sűrűségű a Szaturnusz, a legnagyobb a Földé. Meglepő, hogy a Nap plazmaállapotban sűrűsége ( ) nagyobb, mint a Jupiter, a Szaturnusz és az Uránusz, amelyek szilárd állapotban vannak.

Úgy gondolják, hogy a Szaturnusz főként szilárd hidrogénből és héliumból áll. A Neptunusz és a Plútó összetételében a hidrogénen és a héliumon kívül más kémiai elemek is találhatók.

Ha feltételezzük, hogy az összes bolygó egy csillagból alakult ki, akkor a sűrűséggradiensnek körülbelül ugyanolyannak kell lennie, mint az egymás után kialakuló bolygókon. A csillagok magja nehezebb kémiai elemekből állt, amelyek élete és evolúciója során születtek, és gravitációs erői hatására a középpont felé ereszkedtek. Az a tény, hogy a Szaturnusz, amelynek a legtöbb kis sűrűségű, főként hidrogénből áll, azt a feltételezést váltja ki, hogy a hidrogén, mint a termonukleáris reakciók fő forrása, a csillag középső tartományát foglalta el, ahol termonukleáris robbanások történnek. Az ilyenkor születő nehéz kémiai elemek nagy részét a csillag gravitációs ereje a magjához sodorja, kisebb része pedig robbanásokkal kilökődik a csillag felszíne felé.

A leírtak arra késztetnek bennünket is, hogy feltételezzük, hogy a modern Napnak is van olyan sűrűséggradiense, mint a bolygósorozat sűrűséggradiensének (40. táblázat). Ebből az következik, hogy a termonukleáris reakciók megközelítőleg a Nap középső gömbi tartományában játszódnak le, és a felszínén lévő kiemelkedések ezeknek a robbanásoknak a következményei.

Ha a leírt hipotézis egy csillag plazmaállapotú sűrűségének változásáról közel áll a valósághoz, akkor az elhaladó csillagra ható Nap centrifugális ereje és gravitációs ereje közötti különbségnek először el kellett volna késnie. minden, a plazmájának az a része, amely a legnagyobb sűrűségű, és amely a legerősebb kötést jelenti a kémiai elemek molekulái között. A plazma könnyebb, a kémiai elemek molekulái között kisebb kötéssel rendelkező részét a centrifugális tehetetlenségi erővel kell eltávolítani a Napból, amely nagyobb, mint a Nap gravitációs ereje. Egy ilyen forgatókönyv valószínűségét megerősítik a Föld óceánjaiban a Hold gravitációs ereje által létrehozott árapályok, amelyek működésében egyenértékűek a tehetetlenségi erővel.

Természetesen a víz nem plazma, de folyékonysága elegendő ahhoz, hogy a Hold gravitációs erejének nagyságának változására az óceán felszíne és a Hold közötti távolság mindössze 3,3%-os változásával reagáljon.

A bolygók sugarai és pályájuk sugarai, valamint a bolygók tengelyükhöz és a Naphoz viszonyított forgási szögsebességei, valamint a bolygók keringési sebességei. Ezeket a 62., 63. táblázat tartalmazza.

62. táblázat

bolygók	Bolygók sugarai, , m	Pályasugár, , m
1. Merkúr
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó

Az orbitális centrifugális tehetetlenségi erőket és a Nap gravitációs erőit, amelyek a modern bolygókra hatnak, a táblázat mutatja be. 64. Egyenlőségük a pályák stabilitásának bizonyítéka (64. táblázat).

64. táblázat

bolygók	Saját szögsebességek, , rad/s	Keringési szögsebességek, , rad/s	Keringési sebességek, , m/s
1.Higany
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó

Teljesen természetes, hogy a plazmájának csak az a része maradt az első pályán, amelyen a csillag kezdett kialakulni, és amely az űrből érkezett a Napba, ami egyenlőséget biztosított a Nap gravitációs ereje és a centrifugális tehetetlenségi ereje között ( táblázat 65). Az is nyilvánvaló, hogy a csillag plazmájának ilyen szétválása a Naphoz viszonyított forgásának legelején kezdődött, így az első pályán maradó plazma keringési sebessége csökkenhet.

65. táblázat

modern bolygók

bolygók
1. Merkúr
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó

Az is természetes, hogy a plazmának az első pályán maradt részének gravitációs erői a modern Merkúr bolygó alakjához hasonló gömb alakú képződményt alkottak belőle (228. kép, b, 6. pozíció).

Így az első pályán egy kellően nagy sűrűségű gömb alakú képződmény maradt, a csillag plazmájának megmaradt része pedig a centrifugális tehetetlenségi erő hatására eltávolodott a Naptól. Ennek eredményeként a távolodó plazmából a gravitációs erők a plazma második részét képezték olyan tömeggel, amely biztosítja az egyenlőséget a Nap gravitációs ereje és a tehetetlenségi erő között. Ebből a részből jött létre a második bolygó, a Vénusz, és az egykori csillag megmaradt plazmája tovább távolodott a Naptól. Aztán kialakult belőle a bolygónk, és egy másik objektum vált el a csillagmaradvány távolodó részétől, amit ma Holdnak nevezünk. Így fokozatosan nagyobb sűrűségű részek kerültek elő az egykori csillag plazmájából.

Eljött a pillanat, amikor a csillag termonukleáris reakcióit biztosító, maximális mennyiségű hidrogént tartalmazó gömb egy része elvált, és először a Jupiter, majd a Szaturnusz keletkezett.

A megmaradt plazmában kevesebb hidrogén és több nehezebb kémiai elem volt, amelyeket nukleáris robbanások dobtak a csillag felszínére normál működése során. Ennek eredményeként a legkülső bolygók sűrűsége megnőtt.

Természetesen a csillag plazmájának egyes részeinek szétválasztása nagyon bonyolult. A kémiai elemek molekulái és halmazai között kötőerők, a csillag belső gravitációs erői, a csillag tengelye körüli forgásának centrifugális tehetetlenségi erői, a keringési centrifugális tehetetlenségi erők és a csillag gravitációs erői vannak. a nap. A csillag anyagának plazmaállapota azonban oda vezet, hogy a Nap gravitációs ereje mindenekelőtt a legnagyobb sűrűségű részét tartja vissza a pályán, mivel az ezt a részt egyesítő erők nagyobbak, mint a csillag kevésbé sűrű rétegeiben ható erők. A csillag távolodó részében a gravitációs erők ismét a középpontjához közelebb eső kémiai elemek magját alkotják.

A bolygóképződés ismertetett sémájából azonnal választ kapunk arra a kérdésre, hogy egy síkban való mozgásuk okai és forgásaik (az Uránusz kivételével) a tengelyükhöz és a Naphoz viszonyított egybeesésük forgásirányával. a Nap a tengelyéhez képest.

Teljesen természetes, hogy a bolygóműholdak kialakulása a csillag egyes részeinek a Naptól távolodó plazmaállapotának a következménye. Ezen részek egy része elvált a csillag plazmájának attól a részétől, amely, miután a Naptól távolodva elválasztott magától egy bolygóképződéshez szükséges részt, több plazmát veszített. Az a tény, hogy a Hold sűrűsége kisebb, mint a Föld sűrűsége, megerősíti ezt a feltételezést.

Ami az Uránusz tengelyéhez képest fordított forgását illeti, ennek több oka is lehet, és ezeket elemezni kell.

Tehát a bolygóképződés leírt folyamata akkor lehetséges, ha minden pályára a csillag plazmájának egy része kerül, amelynek centrifugális ereje nagyobb lesz, mint a Nap gravitációs ereje. Hogyan lehet ellenőrizni?

Korábban már felhívtuk a figyelmet a szögimpulzus-megmaradás törvényének szerepére. Először is, az összes bolygó és műholdaik össztömegének meg kell egyeznie annak a csillagnak a tömegével, amelyből keletkeztek. Továbbá az összes létező bolygó és műholdjaik kinetikai momentumainak összértékének meg kell egyeznie a csillagnak a Naphoz viszonyított forgásának kezdeti pillanatában mért kinetikai momentumával (228. ábra, b, 5. pozíció). Mindkét mennyiség könnyen kiszámítható. E számítások eredményeit a 65-66. táblázat tartalmazza. Nekünk már csak az marad, hogy magyarázatot adjunk ezeknek a számításoknak a módjáról.

65. táblázat

bolygók	Saját dobás. pillanatok,	Orbitális dobás. pillanatok,
1. Merkúr
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó

táblázatban bemutatott információk. 40, a Naprendszer bolygóira vonatkozó referenciaadatokból nyert. A bolygók saját tengelyük és a Nap körüli forgási szögsebességeinek értékeit (63. táblázat), amelyek a bolygók tengelyükhöz és a Naphoz viszonyított kinetikai forgási nyomatékainak kiszámításához szükségesek, a következőkből vettük: az internet.

66. táblázat

bolygók	Orbitális dobás. pillanatok,	Általános dobás. pillanatok,
1. Merkúr
2. Vénusz
3. Föld
4. Mars
5. Jupiter
6. Szaturnusz
7. Uránusz
8. Neptunusz
9. Plútó
Teljes

Figyeljünk arra, hogy a bolygók alakja közel gömb alakú, így a forgástengelyükhöz viszonyított tehetetlenségi nyomatékukat a képlet határozza meg. . A következő fontos tudnivalók (65. táblázat): az összes bolygó keringési szögimpulzusa több nagyságrenddel nagyobb, mint a tengelyükhöz viszonyított forgási szögimpulzus. Ennek eredményeként a közelítő számításokhoz elegendő az összes bolygó teljes impulzusimpulzusát a pályaértékükkel egyenlőnek tekinteni.

Ennek az időszaknak a kezdete előtt húsz évvel azonban már az egész épület alapjai megrepedtek, és bár fent is folytatódott az építkezés, az alapok már javításra, megerősítésre szorultak.

Már többször hangsúlyoztuk, hogy minden olyan döntő kísérletnek, amely a rögzített éter elméletének megerősítésére irányul, elég pontosnak kell lennie ahhoz, hogy figyelembe vegye a másodrendű mennyiségeket.

Michelson és Morley (1881) voltak az elsők, akik sikeresen végrehajtották a legfontosabb ilyen jellegű kísérletet. Használták a Michelson interferométert (IV. fejezet, 4. §, 102. o.), amelyet sikerült a kolosszális lehetőségek pontos műszerévé fejleszteniük.

A Föld mozgásának a fénysebességre gyakorolt ​​hatásának vizsgálatakor (IV. fejezet, 9. §, 129. o.) azt találták, hogy az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy egy fénysugár megtegye a Föld ide-oda mozgásával párhuzamos távolságot másodrendű értékkel attól az értéktől, hogy ez lenne az idő, ha a Föld nyugalomban lenne. Korábban megállapítottuk, hogy ez az idő

másképp is írható:

Ha olyan pontosan lehetne mérni, hogy a tört

Ha az érték rendkívül kis értéke ellenére is meg tudnánk különböztetni az 1-től, akkor eszközt kapnánk az éteri szél érzékelésére.

Kétségtelen azonban, hogy lehetetlen megmérni azt a rövid időt, amely alatt a fény megtesz egy bizonyos távolságot. Az interferometrikus módszerek egyszerűen azt a különbséget adják meg, hogy mennyi időbe telik, amíg a fény különböző, egyenlőtlen távolságokat tesz meg két adott pont között. De másrészt elképesztő pontossággal adják meg ezeket a különbségeket.

Ábra. 109. Fénysugár útja Michelson kísérletében.

Ezért Michelson és Morley arra kényszerítették a második sugarat, hogy az I azonos értékével megegyező távolságot tegyen meg előre és hátra, de mindkét esetben a Föld keringési irányára merőlegesen (109. ábra). Ahogy a fény A-ból B-be halad, a Föld egy kis utat tesz meg előre, így a B pont az éterben a B pontba kerül. Így a fény által az éterben megtett valós távolság: ha a fénynek időbe telt ezt a távolságot megtenni, akkor ugyanekkor az A pont u sebességgel A pozícióba kerül; így a Pitagorasz-tételt egy derékszögű háromszögre alkalmazva megkapjuk

Ugyanannyi időbe telik a fény visszatérése, mivel a Földet egy hasonló szegmens elmozdítja, így az A fénysugár kiindulási pontja elmozdul a helyéről.

Így időbe telik, amíg a fény oda-vissza utazik.

A Föld mozgási irányával párhuzamos és merőleges távolságok megtételéhez szükséges idő különbsége:

Ezért kellő pontossággal tudunk írni

Tehát az egyik fényhullám késleltetése a másikhoz képest másodrendű mennyiség.

Ez a késleltetés Michelson interferométerrel mérhető (110. ábra). Ebben a készülékben a fény a

A forrást egy áttetsző tükör két nyalábra osztja, amelyek egymásra merőleges irányban mozognak a tükrök felé! és visszaverődik, ahonnan visszakerülnek a tükörbe. Egy áttetsző tükörből a sugarak párhuzamosan mennek az okulárral, ahol interferencia észlelhető. Ha a távolságok egyenlőek, és az eszköz egyik karját a Föld mozgásának irányába helyezzük, akkor csak egy modellt kapunk a fenti esetről. Így a Michelson-interferométerben a két nyaláb időkülönbséggel éri el a látósíkot

Ábra. 110. Michelson interferométer.

Ezért az interferencia peremek nem pontosan úgy helyezkednek el, mint a Föld nyugalmi állapotában. Ha azonban most az egész műszert 90°-kal elfordítjuk, és a műszer második karját a Föld mozgási irányához igazítjuk, akkor az interferencia peremeinek el kell tolódniuk. egyenlő értékű ellenkező irányba. Ezért az interferencia peremek helyzetének megfigyelésével két különböző műszerhelyzetben megmérhető a késleltetési idő kétszeresének megfelelő eltolódás.

Ha a fényhullám rezgési periódusát használjuk, akkor a késleltetési idő és az oszcilláció periódusának aránya

ahonnan a (35) képlet segítségével, amely szerint a kívánt relációnk hullámhossza így írható fel

Tehát az eszköz elforgatásakor két zavaró hullámcsomag relatív elmozdulást tapasztal, amelyeknek a hullámhosszhoz viszonyított aránya egyenlő (111. ábra). Maguk az interferenciaperemek azért keletkeznek, mert a forrást különböző irányban elhagyó sugaraknak muszáj