Андрей Гришаев - Этот «цифровой» физический мир

А в чём же заключаются настоящие причины вращающихся приливных волн? Смотрите: успокоившаяся водная поверхность ортогональна к местной вертикали. Если местная вертикаль совершает вращательные уклонения, то водная поверхность будет отслеживать эти уклонения, стремясь сохранять ортогональность к вертикали – вот вам и вращающаяся приливная волна. Что же касается причин вращательных уклонений у вертикалей, то соответствующие «солнечный» и «лунный» механизмы отличаются друг от друга. Сначала скажем о «солнечном» механизме.

Как мы излагали выше ( 2.8), не вещество Земли порождает земную частотную воронку. Эта воронка создана чисто программными средствами, а Земля просто удерживается в её центре, вблизи положения равновесия. Если бы земная частотная воронка не двигалась с ускорением, то равновесное положение Земли было бы точно в её центре. Но ускорение-то у земной частотной воронки имеется – из-за орбитального движения вокруг Солнца. Поэтому Земля, из-за своих инертных свойств, несколько сдвинута в своей частотной воронке в противоположную от Солнца сторону. Т.е., центр геоида сдвинут относительно центра земного тяготения – а поскольку спутники, летающие вокруг Земли, притягиваются не к центру геоида, а к центру земного тяготения, то геоид должен быть сдвинут относительно клубка орбит спутников. Именно этим сдвигом можно объяснить некоторые эффекты в работе навигационной спутниковой системы GPS, которые до сих пор не нашли объяснения в рамках принятых моделей. Речь идёт, прежде всего, об уверенно обнаруживаемых суточных вариациях при сличениях наземных атомных часов как с отдельными бортовыми часами GPS, так и с системной шкалой времени GPS [В1]. Если эти вариации обусловлены сдвигом геоида относительно орбит GPS, то по величине вариаций можно судить об этом сдвиге. Размах этих вариаций составляет 6-7 наносекунд. С учётом реальной геометрии измерений, оценка для сдвига геоида относительно орбит GPS, в противоположную от Солнца сторону, составляет ~1.6 м [Г13]. Будучи неучтённым, этот сдвиг приводил бы и к другим систематическим эффектам, например, к рассогласованиям результатов сличений шкал времени наземных лабораторий, проводимых на одном и том же временном интервале через разные спутники. Подобный феномен действительно имеет место [В2]. Разновидностью того же феномена можно считать явление, которое происходит при переключениях на новый рабочий спутник или при изменениях состава рабочего созвездия спутников: в потоке данных появляется «ступенька» - это хорошо известно специалистам. Так вот, при наличии названного сдвига геоида относительно центра земного тяготения, везде на поверхности Земли векторы силы тяжести оказываются направлены не к её центру, а к точке, которая находится ближе к Солнцу на 1.6 м. И, сохраняя свои направления к этой точке в условиях суточного вращения Земли, векторы силы тяжести совершают вращательные уклонения около нормали к местному горизонту. Тогда угол максимального уклонения будет равен, очевидно, отношению сдвига 1.6 м к радиусу Земли, т.е. ~2.5·10 -7рад. И, для вращающейся «солнечной» приливной волны с 1000-километровым радиусом, размах положения уровня на периферии составит ~0.5 м – что соответствует действительности.

Нам возразят: если верно вышеизложенное, то «солнечное» приливообразующее воздействие должно иметь суточный период – а приливы-то, мол, наблюдаются полусуточные! Отвечаем: давайте, чтобы не трепаться зря, обратимся к опыту. Ведь вопрос о периоде приливных вариаций силы тяжести элементарно решается с помощью гравиметрических измерений. Главная компонента этих вариаций, согласно закону всемирного тяготения, должна иметь полусуточный период. А что мы видим? Да почти ничего. В литературе имеется изобилие теоретических кривых приливных вариаций силы тяжести, но их экспериментальных кривых, практически, нет. А ведь, учитывая фундаментальность вопроса, можно было ожидать, что экспериментальные кривые должны приводиться если уж не в каждом учебнике, то хотя бы в специализированной литературе! Но – ничего подобного! Э-э, тут что-то не так. И мы поняли – что именно. Нам повезло: мы добрались до раритетного издания – трудов известного геодезиста и гравиметриста А.Я.Орлова [О1]. Он ещё в 1909 (!) году исследовал горизонтальные вариации силы тяжести, экспериментируя с маятниками Цельнера. Такой маятник представляет собой стерженёк с грузиком на одном конце, зафиксированный горизонтально с помощью двух вертикальных струнных растяжек, из которых нижняя прикреплена к свободному концу стерженька, а верхняя – к точке, немного отстоящей от свободного конца. Это бесхитростное устройство практически не реагирует на вертикальные возмущения, но обладает исключительно высокой чувствительностью к горизонтальным возмущениям. Труды А.Я.Орлова особенно ценны тем, что в них опубликованы ряды «сырых» данных, а также описаны применявшиеся методики их обработки – любой желающий имеет возможность убедиться в корректности конечных результатов. Приведём один из результатов серии измерений в Юрьеве (Тарту) с тем маятником, который был ориентирован вдоль меридиана. Результаты всей весенне-осенней серии измерений обрабатывались так, чтобы разделить солнечные и лунные эффекты. Рис.2.15 демонстрирует реакцию маятника на солнечные воздействия ([О1], стр.175, таблица 10).

Так вот в чём дело! Суточная компонента, оказывается, доминирует – к прискорбию для закона всемирного тяготения! Тогда понятно, почему об этом помалкивают. Мы ещё недоумевали – как это труды Орлова оказались изданы? А дело, по-видимому, в том, что он свои данные представил не в графическом, а в табличном виде – при этом страшная правда о суточных вариациях силы тяжести не слишком бросалась в глаза!

Спрашивается: неужели ни у кого, кроме Орлова, не проявлялись суточные вращательные уклонения местных отвесных линий? Ну, что вы – они проявлялись многократно, начиная ещё со второй половины XIX века. Астрономы-то, определяя положения звёзд с помощью своих телескопов, использовали в качестве опорной линии местную вертикаль, реализуемую с помощью ртутного горизонта. Если местные вертикали «гуляют», а в расчёт это не принимается, то, конечно, будут «гулять» положения звёзд: « Основной вывод… заключается в том, что существуют суточные колебания в наблюдённых зенитных расстояниях с амплитудой 0.16 » [К7]. Были специально организованы наблюдения в пунктах с противоположными долготами – и обнаружилось, что сдвиги «наблюдённых зенитных расстояний» звёзд происходят в этих пунктах в противофазе [К7]. Так и должно быть при суточных вращательных уклонениях местных вертикалей.