Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

Штырков Е.И. 2007 г.

22. Штырков Е.И. Обнаружение влияния движения Земли на аберрацию электро- магнитных волн от геостационарного спутника — новая проверка специальной теории относительности (2007)

Штырков Евгений Иванович, Казанский государственный университет

При слежении за геостационарным спутником обнаружено влияние движения Земли на аберрацию электромагнитных волн от источника, установленного на спутнике. Это дало возможность измерить параметры абсолютного движения Земли и Солнечной

системы без применения астрономических наблюдений за звезда- ми. Полученные значения орбитальной компоненты скорости Зем- ли (29,4 км/с), прямого восхождения апекса Солнца (270 град) и его склонения (89.5 град), а также скорости абсолютного движения Солнечной системы (600 км/с) согласуются с известными в наблю- дательной астрономии. Такой результат является прямым доказа- тельством того, что скорость равномерно движущейся лаборатор- ной системы координат (в нашем случае Земли) реально может быть измерена при помощи устройства, в котором источник излу- чения (геостационарный спутник) и приемник (антенна наземного телескопа) находятся в состоянии покоя относительно друг друга и этой же системы координат. Это говорит о зависимости скорости света, измеряемой наблюдателем в движущейся системе координат, от движения этой системы, что опровергает положенное в основу специальной теории относительности утверждение о такой незави- симости.

358

Глава 22. Обнаружение влияния движения Земли на аберрацию…

Введение

Опыты с распространением электромагнитного излучения ис- торически наиболее часто являлись ключевыми для установления природы света и вещества. При этом их постановка была тесно свя- зана с введением понятия некой гипотетической материальной сре- ды с упругими свойствами (эфира), которая, как считали, была не- обходима для распространения света. Поэтому проблемы электро- динамики в движущихся системах координат постоянно были в центре внимания в течение более 150 лет, когда безуспешно пыта- лись обнаружить движение Земли относительно этой среды. Пред- полагалось, что в соответствии с гипотезой Френеля эфир находит- ся в абсолютном покое и поэтому проходит свободно через любое движущееся в нем тело, в том числе и Землю. Как следствие этого должен иметь место эфирный ветер, скорость которого совпадает по величине с орбитальной скоростью Земли, но имеет противопо- ложное направление. Это обстоятельство дало надежду обнару- жить такое движение Земли путем измерений скорости света при различной ориентации прибора в пространстве. В результате опытов необходимо было замерить скорость эфирного ветра и сравнить ее со значениями скорости движения Земли, уже извест- ными из астрономических наблюдений за звездами. Такие попытки с использованием различных эффектов неоднократно предприни- мались с начала 19 века (1818 Араго, 1838 Бабинэ, 1859 Физо, 1865 Ангстрем, 1881 Майкельсон, 1887 Майкельсон и Морли, 1921–1925 Миллер, 1926 Пикар и Стаэль, 1955 Ессен, 1959 Таунс и Cедархольм, а также мн. др. [1]).

Несмотря на то, что точность измерений была существенно увеличена по сравнению с первыми опытами, результат в основном оставался отрицательным. Однако отсутствие эфирного ветра не было совместимо с данными некоторых экспериментов. В частно- сти, опыты Миллера (1921–1925), по мнению многих, дали поло- жительный результат [2]. Хотя полученный там результат для ско- рости ветра (примерно 10 км/с) не совпадал с орбитальной скоро- стью Земли (около 30 км/с), сам факт смещения интерференцион- ных полос из-за изменения ориентации прибора нельзя было игно- рировать. Эксперимент был выполнен в обсерватории Маунт-

359

Штырков Е.И. 2007 г.

Вилсон в Калифорнии, расположенной на высоте 1,86 км над уров- нем моря, с целью проверки гипотезы Стокса о наличии переход- ного слоя эфира, увлеченного Землей в ее движении. В соответст- вии с этой гипотезой вблизи поверхности Земли эфирный ветер ослаблен, либо вообще не существует. Последнее могло бы слу- жить объяснением отрицательного результата многих опытов, вы- полненных на уровне моря. Эксперимент был повторен позже, в том числе и на больших высотах. В эксперименте Майкельсона, Писа и Пирсона [3], проведенного в 1926–1929 так же в обсерва- тории Маунт Вилсон, результат Миллера был подтвержден, в дру- гих работах – опровергнут [1].

Во всех экспериментах с отрицательным результатом, которые проводились на больших высотах, повышение точности обычно достигалось экранировкой всего прибора от внешних воздействий путем помещения его в термостат. Тем самым не принималась во внимание сама возможность увлечения эфира измерительным при- бором, то есть не учитывалась возможная экранировка эфирного ветра прибором. В результате эфир в термостате, в резонаторе, в мазере и других контейнерах мог находиться в покое по отноше- нию к интерферометру, что и могло приводить в таких экспери- ментах к отрицательному результату при любой точности измере- ния.

После многих таких безуспешных попыток на конференции в Пасадене [4], посвященной эксперименту Майкельсона–Морли,

Г.А. Лоренц сказал: “…все попытки использования эффектов пер- вого порядка по отношению скорости Земли к скорости света оказались бесплодными. Сюда относятся все случаи, когда астро- номы и физики пытались выделить составляющую движения Зем- ли в оптических и электрических явлениях. …Все это вновь и вновь вело к признанию того, что движение Земли никогда не сможет быть обнаружено с помощью эффектов первого порядка. В этом мнении значительно утвердились, когда Эйнштейн развил свою теорию относительности и просто постулировал, что результа- ты всех экспериментов, которые мы проводим в наших лаборато- риях, должны быть независимы от движения Земли, каковы бы ни

были точности наших измерений и порядок эффектов, которых мы могли бы достичь “ (в переводе В.А. Ацюковского, см. [1] ).

Однако недавно во время слежения за поведением спутника на геостационарной орбите равномерное движение Земли было экспе-

360

Глава 22. Обнаружение влияния движения Земли на аберрацию…

риментально обнаружено [5–7] без привлечения астрономических наблюдений за звездами. Было доказано, что движение Земли про- является в аберрации электромагнитных волн (эффект первого по- рядка), распространяющихся от источника излучения, который фиксирован относительно земного приемника и самой Земли, что и позволило непосредственно измерить параметры ее движения в пространстве.

Источник находился на геостационарном спутнике, а приемник в антенне наземного радиотелескопа. В такой ситуации, когда спутник неподвижно «висит» над Землей, относительная скорость источника и приемника равна нулю и их координаты (геоцентриче- ская долгота и широта спутника, а также геодезические координа- ты телескопа) остаются постоянными в течение долгого времени, т.е. источник и приемник принадлежат одной и той же системе ко- ординат (системе Земли). При этом был использован спутник

Intelsat704 (USSPACECOM Catalog No.23461) с восточной долго-

той 66° и малым наклонением орбиты (0.02°). Суточные регуляр- ные наблюдения в режиме автоматического слежения за этим спутником проводились в Казани (Россия) в разные даты в течение 1997 – 2000 гг. Для сравнения полученных экспериментальных данных с расчетными вычислялись положения спутника в нужные моменты времени при использовании алгоритма, описанного в

Intelsat Earth Station Standards (IESS – 412) [8]. Процедура расчета и все условия проведения эксперимента подробно описаны в работе

[7].

Обычно с целью устранения расхождений между измеряемым и расчетным положениями спутника, которые вызваны, как счита- ют, дрейфом при калибровке и другими эмпирическими анома- лиями, изготовители при монтаже телескопа подправляют индика- торы положения антенны и временную шкалу. Поскольку автор [5– 7] ожидал, что хотя бы часть этих аномалий может быть вызвана влиянием движения Земли в пространстве, было решено не устра- нять их подобной коррекцией, а обратиться к явлению аберрации света, которое было открыто Брадлеем еще в 1728 году и в на- стоящее время широко используется при наблюдениях звезд и пла- нет.

361