Резонансы периодов

Резонансным соотношением в небесной механике называется соотношение  (1), где ω₁, ω₂,...,ω_к - частоты обращения (или средние угловые скорости) соответствующих планет вокруг Солнца (или спутников планеты вокруг нее, или планет (спутников) вокруг своей оси); n₁, n₂, n_к - целые числа (положительные или отрицательные).
 

n₁ω₁+n₂ω₂+...+n_кω_к = 0           (1)
 

Солнечная система не атом водорода, а планеты не электроны. Никакие физические законы не препятствуют им обращаться с любым несоизмеримым периодом друг относительно друга. Но почему-то очень часто небесные тела связаны резонансами. При орбитальном резонансе два (или более) небесных тела имеют периоды обращения, которые относятся как небольшие целые числа, при спин-орбитальном резонансе синхронизируются орбитальное движение небесного тела и его вращение вокруг своей оси. Иначе говоря резонанс для астрономов - это соизмеримость (или почти соизмеримость) времён обращения небесных тел, т.е. когда периоды относятся как небольшие целые числа, чаще всего 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5. Известно, например, что орбита Урана обладает резонансом 1:3 относительно Сатурна, орбита Нептуна - резонансом 1:2 относительно Урана, орбита Плутона - резонансом 1:3 относительно Нептуна. Орбита Сатурна проявляет резонанс 2:5 относительно Юпитера, о чем знал еще Лаплас.

А.М. Молчанов выдвинул гипотезу о существовании резонансной структуры (полной резонансности) Солнечной системы. По его мнению, эволюционно зрелые колебательные системы неизбежно резонансны, и их состояние определяется (подобно квантовым системам) набором целых чисел. Резонансность орбит по мнению Молчанова обеспечивается малыми диссипативными силами: приливными, тормозящими от межзвездной пылевой материи и др. Эти диссипативные силы очень малы, на порядки меньше слабых возмущений за счет взаимодействий планет. Но действуя миллиарды лет, они (гипотетически) приводят движения планет к стационарным резонансным орбитам. Молчанову удалось найти для планет Солнечной системы полную систему резонансов. Она представлена ниже таблицей 3. Таблица содержит числа n_к положительные, отрицательные и нули, такие что:

n₁ω₁ + n₂ω₂ + ... + n₉ω₉ == 0

Таблица 3. Резонансы планет Солнечной системы.

Возьмем например пятую строку:

2ω_Юп - 5ω_Сат = 0

Все эти резонансы приближенные, но выполняются с хорошей точностью  порядка 1%: таблица 4. Т.к. частоты вращения планет ω_к связаны между собой рациональными числами, то всегда можно подобрать достаточно большие по модулю целые числа n_к, определяющие резонанс высокого порядка с любой заданной наперед точностью. Но суть открытия Молчанова в том, что числа  n_к в таблице 3 -- малы (см. график 1). Аналогичные таблицы существуют и для систем спутников Юпитера, Сатурна и Урана. Отклонения истинных частот от резонансных не превосходят здесь 1,5%.

Таблица 4. Отклонение фактических частот вращения планет от "теоретических".

В то же время гипотеза Молчанова рождает больше вопросов чем решает. Однозначна ли система небольших резонансных чисел, найденных Молчановым, или можно подобрать другую не хуже? Почему Солнечная система пришла именно к этим резонансам, а не к каким-то другим? Каков механизм перехода системы в резонансный режим?  Прошло уже около полувека с тех пор как А.М. Молчанов предложил свою гипотезу, но все эти вопросы так и остались без ответа. [33]  Поскольку эти резонансные соотношения, очевидно, не  могли возникнуть по случайным причинам, то финалистская гипотеза имеет такое же право на существование как и всякая другая:

"Результаты Джойса, по-видимому, свидетельствуют о существовании резонанса (или системы резонансов) между внутрисолнечными процессами и циклическими движениями планет. Но это ещё не всё. Правдоподобно, что влияние этого резонанса резко усилено благодаря наличию совокупности резонансов в самой планетной системе. Происхождение этих резонансов и особенно их влияние на динамические процессы, протекающие в Солнечной системе, не всегда ясны. Их наличие может привести к высокой чувствительности соответствующих систем к внешним воздействиям и возмущениям определенного информационного типа, т.е. имеющим подходящий (и устойчивый) спектр частот".  [32]

В Солнечной системе синхронизация выражается также в существовании замечательно простых целочисленных зависимостей между средними угловыми скоростями обращений (орбитальных движений) и вращений планет (спин-орбитальная синхронизация). Существует целый ряд таких зависимостей. Вот только некоторые из них:

Движение Меркурия согласовано с движением Земли. Время от времени Меркурий находится с Землей в нижнем соединении. Так называют такое приближение Меркурия, когда он находится с Землей и Солнцем на одной прямой. Нижнее соединение повторяется каждые 116 суток, что совпадает с временем двух полных оборотов Меркурия и, встречаясь с Землей, Меркурий всегда обращен к ней одной и той же стороной. Но какая же сила заставляет Меркурий равняться не на Солнце, а на Землю. Или это случайность?.

"Механизм возникновения этого резонанса остается неизвестным, а попытки объяснить его приливными возмущениями в масконе, находящемся под поверхностью Моря зноя или в приливном горбе, представляются не очень убедительными. Силы приливных  взаимодействий пропорциональны обратному кубу, а не обратному квадрату, как в законе всемирного тяготения; они быстро убывают с расстоянием, и поэтому приливные воздействия  Земли на Меркурий в 1,6·10⁶ раз меньше, чем от Солнца, и в 5,2 раза меньше, чем от Венеры. Но других объяснений пока нет".    [31]

Период вращения Меркурия вокруг своей оси равен 58,65 сут, т.е. практически точно равен двум синодическим лунным месяцам. Период обращения Меркурия вокруг Солнца — 88 сут. по отношению к неподвижным звёздам, т.е. близко к трем синодическим лунным месяцам (88,6 сут.). Орбита Меркурия находится в резонансе 115.88 земных суток относительно Земли, что близко к 4 синодическим лунным месяцам, 118 суток. Точный резонанс был 130 млн. лет назад. Удивительные совпадения! Прямая связь между движениями Луны и Меркурия представляется невероятной, точнее, пренебрежимо малой.

Еще больше странностей в движении Венеры. Период вращения Венеры (243.02) практически совпадает с резонансным периодом системы Земля-Венера (243.16). Период повторения нижних соединений с Землей - 584 суток, это ровно 5 солнечных суток Венеры (116.8 земных суток), причем в эти моменты Венера всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Этот странный взгляд, глаза в глаза, не может быть объяснен с точки зрения классической небесной механики». (М.Карпенко. "Вселенная разумная"; "Известия", 24 июля 2002 года).

Синхронно вращаются вокруг своих планет (резонанс 1:1 - постоянно обращены к ним одной стороной) спутники Земли, Марса, Сатурна (кроме Гипериона, Фебы и Имира), Урана, Нептуна (кроме Нереиды) и Плутона. В системе Юпитера такое вращение характерно для значительной части спутников, в том числе всех галилеевых. Первым попытался обосновать резонансы в Солнечной системе, Лаплас. Он объяснял резонансность спутников Юпитера приливными взаимодействиями.

Такое объяснение вполне подходит, но  при условии, что вращения спутников уже были почти резонансными, а приливы лишь довели их до точного устойчивого резонанса. Но почему изначально существовал приближённый резонанс, теория приливов ответа не дает. В планетной же системе, приливные эффекты заведомо слабы и поэтому орбитальные планетные резонансы теория приливов вообще не объясняет. Нельзя же, например, всерьёз утверждать, что крошечный Плутон, отстоящий как минимум на 30 а.е. от Солнца, нагоняет на его поверхности мощную приливную волну! Вывод таков: орбитальные резонансы и резонансы вращений, одной лишь теорией приливов объяснить невозможно.

Каков же итог? Геометрия Солнечной системы, т.е. положение планетных орбит в пространстве, их независимость от массы планет, малые эксцентриситеты планетных и спутниковых орбит, "квантование" углов собственных моментов планет, синхронность их циклических орбитальных движений и вращений, циклическая активность Солнца - все эти факты и явления не  нашли  (несмотря на многочисленные попытки) своего естественного объяснения. (И это несмотря на их исключительную простоту.) И все это, на наш взгляд, свидетельствует о финальности в устройстве Солнечной системы и присутствии неких разумных сил в процессе ее формирования.

Остается правда нерешенным вопрос о природе этих разумных сил. Ответ на него существует и вполне логичный, причем без привлечения "Предтеч", цивилизаций на миллионы лет опередивших нас в своем развитии. Разные ученые, в разные времена, по разному называли ту разумную силу, субстанцию, которая движет эволюцией. На эту роль могли бы претендовать и энтелехия Аристотеля, и монады Лейбница, и морфогенетические поля Руперта Шелдрейка, и информационные поля академика Влаиля Казначеева. В наше время в качестве такой субстанции логично выбрать так называемую темную материю, в существовании которой, в отличие от всех вышеперечисленных, сомневаться не приходится. Темная материя распространена в космосе повсеместно, присутствует она также и в Солнечной системе, причем масса ее в пять раз превышает массу обычной видимой материи.

Что такое темная материя? Из каких частиц она состоит? Какой мир (миры) она образует? Все это остается неизвестным. Единственное, что про нее доподлинно известно, так это то, что она может неравномерно распределяться в пространстве и вступать в гравитационное взаимодействие с обычным веществом. Но уже и этого достаточно, для того чтобы объяснить финальность в устройстве нашей планетной системы. Действительно, если отождествить ее с разумным проектировщиком и строителем, можно предположить следующее. Темная материя могла в системе Протосолнца с помощью небольших гравитационных возмущений постепенно, шаг за шагом формировать нужные по массе и составу планеты (спутники), расставлять (а возможно в дальнейшем и перемещать) их на нужные орбиты, обеспечивать правильность этих орбит и синхронность циклического движения по ним.

Можно ли объяснить финальность в устройстве Солнечной системы с помощью темной материи? На этот вопрос пока нет ответа. Но то, что она повлияла на процесс образование галактик, подтверждается компьютерным моделированием, которое провели английские астрофизики. Эти расчеты показали, что ключевую роль в определении формы звездного скопления (спиральная или эллиптическая галактика), играет именно гало темной материи. Если бы темной материи не существовало, то, как считают ученые, реально наблюдаемые структуры в расширяющейся Вселенной просто не успели бы возникнуть. Без небарионной холодной материи невозможно было бы само существование Вселенной в современном ее виде, а значит, и формирование Солнечной системы и планеты Земля.

Кроме того, та же разумная сила могла подогнать и столкнуть под нужным углом Тейю с молодой Землей, что привело к появлению Луны, жизнь без которой на Земле оказалась бы невозможной. Она же была способна 65 млн. лет назад направить на Землю "нужный" по массе и скорости астероид, и положить конец господству динозавров, оказавшихся тупиковой ветвью эволюции. (Что в соответствии с астероидной гипотезой, привело к взлету млекопитающих, а затем к появлению приматов, гоминид и человека.) И если в соответствии с принципом Оккама не плодить лишних сущностей, ею же можно объяснить ускоряющуюся универсальную эволюцию: биологическую ее фазу, антропогенез и социогенез. (Правда материальная движущая сила всех этих эволюций, в отличие от планетарной эволюции, остается неизвестной.)

В заключение, отметим следующее. Финальность в устройстве Солнечной системы, не означает ее выделенности, уникальности в Галактике и Вселенной, как это обычно принято считать. Многие открытые на данный момент экзопланетные системы отличаются от Солнечной системы тем, что в них газовые гиганты, аналогичные Юпитеру располагаются на близких расстояниях от звезды. Что объясняется селективностью методов обнаружения (легче обнаружить короткопериодические, близко отстоящие от звезды массивные экзопланеты). Если же исходить из принципа Коперника и Космологического принципа, то можно не сомневаться в том, что, существуют также и системы аналогичные Солнечной, пока недоступные для наблюдения.

Не нужно также забывать, что звезды солнечного типа (типа G), такие как Солнце, составляют всего лишь 5% от звёзд нашей Галактики, основная же масса звезд - это красные карлики, которые составляют 80% звездного населения, на планетах которых, также возможно зарождение жизни. И темная материя каждой такой протопланетной системы, ее "Космический проектировщик и строитель", могла настраивать ее характеристики так, чтобы в ней оказалось возможным возникновение жизни, сознания и цивилизации с последующей ее экспансией в космическое пространство.    

<<<назад   содержание   вперед>>>