Эффекта Джанибекова, кувырок - Земли и глобальные катастрофы

Эффекта Джанибекова, "кувырок" Земли и глобальные катастрофы. Транскрипт. 1 Страница 1 из 15 А.Антипин Эффекта Джанибекова, "кувырок" Земли и глобальные катастрофы. В статье рассматривается вопрос о возможности для Земли совершать «кувырки» в силу «эффекта Джанибекова». Показано, что Эффект Джанибекова ПОЛНОСТЬЮ объясняется классической механикой. Этот эффект является одним из допустимых режимов вращения свободного ассиметричного волчка вокруг средней по величине из трёх главных осей инерции. Представлены аргументы в пользу того, что такие кувырки не могли происходить в исторический период, т.е. в последние лет и, тем более, неоднократно A.Antipin Janibekov effect," somersault " of the Earth and global catastrophes. The article discusses the possibility for the Earth to make " somersaults "because of the" Janibekov effect". It is shown that the Janibekov Effect is fully explained by classical mechanics.

This effect is one of the permissible modes of rotation of the free asymmetric gyroscope around the average of the three main axes of inertia Arguments are presented in favor of the fact that such somersaults could not occur in the historical period, i.e. in the last years and, especially, repeatedly В последние годы на разных ресурсах Интернета, довольно активно обсуждается вопрос гипотетической глобальной катастрофы. Привлекая факты и материальные свидетельства разной степени убедительности, утверждается, что до указанной катастрофы на Земле существовала высокоразвитая цивилизация. Эта цивилизация была уничтожена катастрофой как физически т.е. смыта катастрофическими цунами, засыпана мощными наносами песка, глины и проч., так и опосредованно: в силу разрушения технологических цепочек, обрыва внутренних социальных, торговых и прочих связей в обществе, а также потери управляемости этим (или этими) обществами.

Более того, предполагается, что катастрофы происходили на Земле неоднократно и, даже, циклически, случившись в крайний раз в историческое время, т.е. в последние лет. Для ознакомления с гипотезой можно указать видео ролик [1], или массив статей-наблюдений [8], в которых, в достаточно понятном и завершённом виде, представлены близкие варианты гипотезы. Характер катаклизма, в основном, предполагается в виде «выплёскивания» морей и океанов на сушу с затоплением глобальных территорий. В качестве причины «выплёскивания» предлагается глобальный, или близкий к глобальному, сдвиг литосферы, как целого, за такие промежутки времени, что становится возможным образование «инерционного» цунами и последующее затопление. В качестве причин сдвига литосферы, чаще всего называется следующее: 2 Страница 2 из Скольжение литосферы, как целого, по нижележащим слоям Земли в силу эффекта «центробежного регулятора». Действительно, все массы на поверхности Земли, в силу вращения Земли, стремятся занять позицию на экваторе, и, т.о., достаточно большая локальная концентрация масс в средних широтах, в принципе, может преодолеть силы сцепления литосферы с нижележащими слоями и сдвинуть или повернуть её, как целое. В частности, в качестве кандидата на роль такого сосредоточения масс в наше время, предлагалась Гренландия [2], т.к. был период, когда намерзание льда на эту территорию носило весьма интенсивный характер, а расположение Гренландии достаточно далеко как от полюса, так и от экватора, создаёт большую «сдвигающую» силу. 2. Другой причиной сдвига литосферы называется падение достаточно крупного небесного тела по «неудачной» траектории вскользь к поверхности Земли Такое падение, в принципе, помимо катастрофических землетрясений и начала вулканической деятельности, также может вызвать сдвиг литосферы, если и не глобально, то на огромных территориях и привести к изменению направления оси вращения Земли и периода её вращения, что вызовет эффект «выплёскивания». 3. И, наконец, «эффект Джанибекова» (далее: ЭД) [3]. ЭД заключается в том, что НЕ симметричное тело (в случае Джанибекова: гайка-барашек), вращаясь вокруг одной из осей, внезапно, совершает «кувырок» на 180 градусов далее вращается в новом положении совершает обратный кувырок и так далее бесконечно Совершенно очевидно, что за подобным поведением вращающейся гайки отчётливо просматривалась вращающаяся Земля и нет сомнений, что если бы такой «кувырок» произошёл он бы БЕЗУСЛОВНО привёл к катастрофическому «выплёскиванию» океанов на сушу. Если о первых двух причинах глобальной катастрофы можно однозначно сказать, что, хотя они и не противоречат физическим законам, но их вероятность крайне мала, то с эффектом Джанибекова ситуация более прозрачна. Забегая вперёд, можно с уверенностью утверждать, что эффект Джанибекова НЕ мог быть причиной гипотетической глобальной катастрофы в исторический период, для объяснения которого его пытаются привлечь. Это объясняется тем, что для перевода Земли из текущего режима вращения вокруг одной оси в режим «кувырков», требуется внешнее воздействие такой силы (по п.2), которое уничтожило бы не только цивилизацию, но и саму земную кору вместе со всем на ней находящимся. А т.к. вы читаете эти строки, то можно быть уверенным, что такого события за последний миллиард лет не происходило. 2. Эффект Джанибекова впервые наблюдался космонавтом СССР Джанибековым 25 июня 1985 года при разгрузке грузового корабля на станции «Салют-7». Как уже отмечалось, ЭД заключается в периодических кувырках вращающегося объекта, т.е. в таком его движении, которое, казалось бы, ничем не вызвано [3]. Дальнейшее изучение вопроса показало, что эффект Джанибекова ПОЛНОСТЬЮ объясняется классической механикой и, фактически, был предсказан, задолго до наблюдения «кувыркающейся» гайки-барашка. Объяснение ЭД не столь уж сложно и в достаточном для его понимания объёме, приведено, например, в курсе теоретической физики Ландау и Лифшица [4]. Мы, в основном, будем опираться именно на этот источник. 3 Страница 3 из 15 Помимо [4], вопрос, надо полагать, рассматривается, фактически в каждом более-менее полном курсе Механики. Например, на уровне курса общей физики он затронут в [5]. Также существуют и работы полностью посвящённые указанной теме, в частности она подробно рассмотрена в англоязычной статье [6] (в англоязычной литературе эффект Джанибекова носит название «эффект теннисной ракетки»). Однако, во всех указанных работах совершенно не рассматривается приложение этого эффекта к Земле. Отсутствие понимания механизма ЭД и условий, необходимых для его возникновения и прекращения, вызвало необоснованное, с нашей точки зрения, включение этого эффекта в список причин возможных катастрофических событий сторонниками гипотезы о глобальном катаклизме. Данная статья написана для закрытия, по возможности, этого пробела, т.е. для обсуждения возможности «кувырков» именно Земли и именно (и только) вследствие эффекта Джанибекова. Рассмотрение такого чувствительного вопроса, как возможная глобальная катастрофа Земли и её причины, безусловно, должно происходить как можно тщательнее и использовать наиболее проработанные теоретические подходы и наиболее «свежие» экспериментальные данные. Именно в этом ключе мы и старались провести наше обсуждение. Вращение тел подробно изучено в классической механике, поэтому, чтобы понять: может ли механика объяснить этот эффект, следует рассмотреть исходные условия, т.е. современные данные о Земле. Как известно, в первом приближении, Земля - это шар. Во втором эллипсоид. Дальнейшие, в т.ч. и новейшие исследования фигуры Земли различными методами, позволили выяснить, что её форма не является регулярной, т.е. не описывается каким-либо уравнением (аналогичным уравнениям для шара, эллипсоида и т.д.). На рис. 1, с разных ракурсов и, естественно, в ОЧЕНЬ большом масштабе, показано отклонение геоида (EGM96 - «гладкой», локально усреднённой, без учёта гор и морских впадин, реальной фигуры Земли) от идеализированной фигуры Земли (эллипсоида WGS 84). На рис. 2 видно, что диапазон этих отклонений находится в пределах +/- 100 м [7]. 4 Страница 4 из 15 Рис. 1 Форма Земли с разных ракурсов. Отклонения геоида (EGM96) от идеализированной фигуры Земли (эллипсоида WGS 84) Рис. 2 Отклонения геоида (EGM96) (в метрах) от идеализированной фигуры Земли (эллипсоида WGS 84) 5 Страница 5 из 15 Чтобы оценить степень нерегулярности формы, достаточно вспомнить, что средний радиус Земли равен км (для приближённых расчётов, допускающих ошибки не более 0.5%). Эллипсоиды с полярной и экваториальной осями равными км и км соответственно, позволяют проводить вычисления с гораздо большей точностью. В частности системы GPS и Глонасс, высокая точность которых хорошо известна, работают именно с эллипсоидами (хотя параметры этих эллипсоидов несколько различаются для каждой из систем, в силу исторических причин). На таком фоне нерегулярность в км выглядит, вроде бы незначительно, но следует помнить, как о массе Земли и, следовательно о величине моментов инерции, создаваемых такими отклонениями, так и о требовании максимально точного изучения вопроса. Итак, неправильная форма Земли сразу говорит нам, что все её главные моменты инерции различаются и, т.о., для понимания эффектов, связанных с вращением Земли, нам требуется раздел классической механики под названием «Свободный ассиметричный волчок». Как известно, любое твёрдое тело (в целях изучения его вращательного движения), исчерпывающе описывается уравнениями Эйлера. В нашем случае это уравнения Эйлера для свободного вращения. Решение их в аналитическом виде достаточно сложно, однако, для наших целей, оказывается, вообще нет необходимости решать эти уравнения и, тем более - аналитически. Действительно, с любым твёрдым телом можно связать декартову координатную систему с произвольно направленными осями, начало которой удобно разместить в центре инерции тела. ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Используемая далее система координат связана с телом, т.е. вращается вместе с ним. Если затем, по обычным правилам вычислить тензор момента инерции тела относительно осей этой системы координат и привести этот тензор к диагональному виду (т.е. оставить составляющие момента инерции только на его главной диагонали), то мы автоматически получим как значения главных моментов инерции, так и ориентацию наиболее удобной системы координат, оси которой будут направлены по этим главным осям инерции. Момент инерции I(j) относительно оси (j) вычисляется стандартным образом, как: I(j)= ? [ m(k)*r(j,k) 2 ], где суммирование проводится по всему телу (т.е. по (k) ), а r(j,k) есть расстояние от m(k) до соответствующей оси (j). После вычисления проекций моментов инерции на координатные оси, для решения нашей задачи нам остаётся зафиксировать проекции ?1, ?2 и ?3 МГНОВЕННОГО положения вектора угловой скорости на эти же оси. В результате проведения этих действий, мы получим: - систему координат, связанную с телом (т.е. вращающуюся вместе с ним), с началом в центре инерции тела, с осями х1, х2, х3, направленными по главным осям инерции тела I1, I2, I3, - значения главных моментов инерции I1, I2, I3 относительно указанных осей, - и проекции МГНОВЕННОГО положения вектора угловой скорости тела, на эти же оси ?1, ?2 и ?3 в момент t0. 6 Страница 6 из 15 Никаких других данных и не требуется. Проекции момента импульса вращающегося тела на главные оси х1, х2, х3 равны: M1= I1 * ?1, M2= I2 * ?2, M3= I3 * ?3. Закон сохранения энергии для вращающегося тела записывается как: E= (I * ? 2 )/ 2, или, иначе, как : E= M 2 / (2*I). Теперь, используя роспись проекций M(j) и закон сохранения энергии, получим следующую систему уравнений: M1 2 + M2 2 + M3 2 = M 2 (M1 2 / I1) + (M2 2 / I2) + (M3 2 / I3) = 2E (1) Легко видеть, что перед нами уравнения для сферы с R= M и для эллипсоида с полуосями: (2E* I1) 1/2, (2E* I2) 1/2 и (2E* I3) 1/2 в пространстве момента импульса. Т.к. решение системы уравнений должно одновременно удовлетворять всем уравнениям системы, понятно, что решением задачи о траектории движения конца вектора момента импульса М для конкретного тела, являются общие точки указанных поверхностей. Такими общими точками эллипсоида и сферы, являются замкнутые линии на поверхности эллипсоида, по которым эллипсоид пересекается со сферой. Фиксация величин M и E в начальный момент времени задаёт «начальные условия» из которых вытекает совершенно определённое решение системы (1) (т.е. одна из траекторий на эллипсоиде). Сразу же стоит отметить, что замкнутость траектории говорит о том, что вектор M циклически движется по ней, а не находится в статичном положении (т.к. для любой траектории все её точки равнозначны, это и говорит о движении). Что касается статичных положений, то на эллипсоиде есть только четыре таких - это точки пересечения осей х1 и х3 с эллипсоидом. Без всяких потерь общности, можно принять, что I1 I agree.