S. Yu. Yudin
|
|
O ravnodenstviyah Gipparha i Ptolemeya
|
27.12.2010 7:00 |
|
|
Nakonec-to vylozhil stat'yu /O ravnodenstviyah Gipparha i Ptolemeya/, v kotoroi mne udalos'
ustranit' protivorechie mezhdu dannymi nablyudenii za Solncem drevnih astronomov i sovremennyh
(skachat' mozhno ili s moei domashnei stranicy zdes' http://ser.t-k.ru ili s ee zerkala zdes'
http://modsys.narod.ru iz razdela Stat'i). Delo v tom, chto seichas ya pytayus' po
eksperimental'nym dannym nablyudenii za planetami i Solncem opredelit' skorost'
rasprostraneniya gravitacii. Vliyanie etoi skorosti otrazhaetsya na izmenenii parametrov
ellipticheskih orbit planet i so vremenem takie parametry, kak naklon ploskosti orbity k
ekliptike, ekscentrisitet ellipsa orbity i drugie parametry, nemnogo izmenyayutsya. Eti
izmeneniya ochen' malen'kie i trudno poddayutsya izmereniyu, po etomu ih vychislyayut za period v
100 let i nazyvayut vekovymi izmeneniyami.
V takom sluchae, estestvenno, bylo by sravnit' sovremennye znacheniya parametrov orbit s temi
parametrami, kakie byli tysyachu ili dazhe dve tysyachi let tomu nazad, t.k. za takoi promezhutok
vremeni eti izmeneniya dolzhny stat' zametnymi. Po etomu ya nachal opredelyat' parametry orbit po
tablicam drevnih astronomov, t.e. astronomov don'yutonovskoi epohi, chtoby hotya by v obshih
chertah uvidet' izmeneniya parametrov orbit na bol'shom promezhutke vremeni. A, t.k. parametry
orbit vseh planet zavisyat ot parametrov orbity Zemli, s kotoroi eti planety i nablyudayutsya,
to ya nachal s opredeleniya parametrov orbity Zemli dlya momentov vremeni, v kotoryh byli
sozdany eti tablicy. Esli kogo-to interesuet metodika izvlecheniya parametrov orbit planet iz
tablic, to skachat' programmu Solsys6 mozhno ili s moei domashnei stranicy zdes' http://ser.t-
k.ru ili s ee zerkala zdes' http://modsys.narod.ru iz razdela Programmy.
Konkretno ya ispol'zoval sleduyushie tablicy drevnih astronomov Almagest (132-147 god, Klavdii
Ptolemei), Handy (500-700?, indiiskie astronomy?), AlKhwarizmi (824 god, Muhammad Ibn Mussa
Al' Horezmi), AlBattany (910 god, Muhammad Al' Battani, Toledan (1080 god, Ibragim Az
Zarkali, Alfonso (1252 god, pod rukovodstvom korolya Kastilii Al'fonsa H), Prutenic (1551
god, E. Reingol'd), Ticho (1600 god, Tiho Brage), Rudolphino (1627 god, Kepler), Streete
(1661 god, Strit, Wing (1668 god, Ving). A iz sovremennyh teorii ya ispol'zoval teoriyu
N'yukoma (New0), kotoraya bala sozdana v 1896 godu i teoriyu Laboratorii Reaktivnogo Dvizheniya
(JPL0), kotoraya byla sozdana v 1997 godu i kotoraya yavlyaetsya approksimaciei ih efemerid
DE405. Poluchennye mnoyu znacheniya polozheniya perigeliya orbity Zemli ne ochen' sil'no otlichayutsya
ot sovremennyh dannyh, a vot znacheniya ekscentrisiteta orbity Zemli, kak eto vidno na risunke
(chernye tochki), poluchilis' sil'no otlichayushimisya ot zalozhennyh v sovremennye teorii (krome
dannyh Al' Battani).
http://ser.t-k.ru/Stat/Hipp_Ptolo/Image97.gif
Ris. 4. Ekscentrisitet orbity Zemli (uvelicheno v 1000 raz) po dannym tablic drevnih
astronomov i sovremennym teoriyam (chernye tochki), rasschitannyi po prodolzhitel'nosti sezonov
goda (sinie tochki) i poluchennyi pri obrabotke dannyh razlichnyh observatorii s 1800 po 1983
gody (krasnye tochki). Pryamaya 1 postroena po sovremennym teoriyam (ob'edinyaet nizhnyuyu gruppu
tochek), a pryamaya 2 approksimiruet verhnyuyu gruppu tochek.
Togda ya reshil ispol'zovat' dlya rascheta parametrov orbity Zemli i dannye po prodolzhitel'nosti
sezonov goda, po kotorym drevnie astronomy opredelyali parametry orbit planet dlya svoih
teorii. Konkretno ya ispol'zoval dannye Evktemona, Kalippa, Vavilonskih astronomov, Gipparha,
Ptolemeya, Banu Musy, Mervazi, Al' Battani, Suleimana, Abu Vafy i Al' Biruni (na risunke
sinie tochki). I zdes' tochki na grafike takzhe kak poluchennye iz tablic ne vse lozhatsya na odnu
pryamuyu. Vse tochki masul'manskih astronomov, rasschitannye po dannym, privedennym v rabote Al'
Biruni (krome Halida Mervazi), lezhat vblizi sovremennyh teoreticheskih dannyh (1), a vse
tochki astronomov domasul'manskoi epohi (krome Kalippa) sovpadayut s dannymi, poluchennymi iz
tablic (2). Posle etogo ya reshil obrabotat' sam na programme Solsys i dannye nablyudenii za
Solncem za poslednie 200 let i poluchil znacheniya parametrov orbity Zemli, kotorye otrazheny na
risunke krasnymi tochkami. Da eti dannye podtverzhdayut spravedlivost' sovremennyh teorii, no
tol'ko na promezhutke v 200 let, a dal'she idet ekstrapolyaciya.
Koe-kto mozhet skazat' nu i chto iz togo, chto ekscentrisitet orbity Zemli rasschitannyi po
sovremennym teoriyam otlichaetsya ot nekotoryh dannyh drevnih astronomov na neskol'ko tysyachnyh,
t.k. na polozhenie Zemli eto prakticheski ne otrazit'sya. A reshit' eto protivorechie mezhdu
dannymi drevnih astronomov i sovremennyh nado bylo po tomu, chto ot etogo zavisyat ne tol'ko
istinnye znacheniya vekovyh smeshenii parametrov orbity Zemli, no i, ne smotrya na malost'
velichiny ekscentrisiteta orbity Zemli, parametry orbit vseh ostal'nyh planet. Ved' esli my
obrabotaem sovremennye dannye nablyudenii za Merkuriem sleduyushih observatorii Grinvichskoi,
Parizhskoi, USNO, CAPE i Oksfordskoi za period s 1770 po 1969 gody kak s sovremennymi
znacheniyami vekovyh smeshenii parametrov orbity Zemli, tak i s temi, chto ya pervonachal'no
poluchil po dannym drevnih astronomov (na ris. 4 zavisimost' 2), to my poluchim sovershenno
raznye znacheniya vekovyh smeshenii parametrov orbity Merkuriya.
http://ser.t-k.ru/Stat/Hipp_Ptolo/Image109.gif
Ris 12. Izmenenie ekscentrisiteta orbity Merkuriya v standartnoi epohe J2000 po dannym
opticheskih nablyudenii pyati observatorii s raznymi parametrami orbity Zemli (Ser s moei
predvaritel'noi (lineinoi) teoriei kruzhki, JPL s teoriei JPL0 kvadratiki). Na risunke
znacheniya uvelicheny v 100 raz.
I iz dannyh na ris. 12 poluchaetsya, po poluchennoi mnoyu predvaritel'noi teorii Zemli (na
risunke zavisimost' 2) dlya anomal'nogo smesheniya perigeliya Merkuriya 65 uglovyh sekund (so
znakom minus) v stoletie. Dlya teh, kto ne v kurse, mogu soobshit', chto vse fizicheskie teorii
tyagoteniya, kotorye sozdavalis' s konca 19-go veka, t.e. posle polucheniya snachala Lever'e, a
potom N'yukomom anomal'nogo smeshenie perigeliya Merkuriya v 43 uglovye sekundy za 100 let, i do
nastoyashego vremeni proveryayutsya po kriteriyu imenno etogo smesheniya.
Davaite teper' poprobuem razobrat'sya logicheski, kak zhe moglo proizoiti takoe razdelenie
znachenii ekscentrisiteta orbity Zemli na pravil'nye i ne pravil'nye (po perigeliyu tozhe
imeetsya razdelenie dannyh na dve gruppy, no ne takoe yavnoe). A variantov takogo razbrosa v
parametrah orbit mozhet byt' tol'ko dva. Libo sama metodika opredeleniya parametrov orbit po
prodolzhitel'nosti sezonov goda, kotoroi pol'zovalis' do 17-go veka, soderzhit ser'eznye
pogreshnosti, libo imeyutsya bol'shie sistematicheskie pogreshnosti v metodike opredeleniya
prodolzhitel'nosti sezonov goda. A posle 16-go veka imeyutsya sistematicheskie oshibki ili v
metodike opredeleniya parametrov ellipticheskoi orbity po 3-m proizvol'nym nablyudeniyam ili v
opredelenie koordinat Solnca v etih 3-h tochkah.
Provedennyi analiz pokazyvaet, chto oshibki byli i v metodikah opredeleniya parametrov orbit i
v opredelenie dat ravnodenstvii i v opredelenie koordinat Solnca (podrobnyi analiz smotrite
v stat'e). I takim obrazom, imeet smysl obratit'sya k rassmotreniyu neposredstvenno dat
vesennego i osennego ravnodenstvii (VR i OR) i letnego solncestoyaniya (LS) poluchennyh
drevnimi astronomami i ih sovremennyh znachenii. Dlya etogo vyvedem ih na odin grafik i
approksimiruem (na glaz) pryamymi liniyami. Pri etom privedem ih k blizhaishemu visokosnomu
godu, chtoby ne bylo oshibki iz-za smesheniya dat ravnodenstvii po Yulianskomu kalendaryu ot goda
k godu na 0,25 dnya.
http://ser.t-k.ru/Stat/Hipp_Ptolo/Image103.gif
Ris.10. Daty nablyudeniya vesennih i osennih ravnodenstvii i letnego solncestoyaniya drevnih i
sovremennyh astronomov v datah Yulianskogo kalendarya.
Zdes' ne vozmozhno obratit' vnimaniya na strannye daty VR, LS i OR Ptolemeya, kotorye horosho
soglasuyutsya s datami nablyudenii Gipparha, no strannym obrazom smesheny na 0,93 sutok, chto
prakticheski ne vozmozhno ob'yasnit' oshibkami nablyudeniya pri ispol'zovanii teh instrumentov,
kotorymi pol'zovalsya Ptolemei. A esli my posmotrim na daty 4-h nablyudenii LS, privedennyh
Ptolemeem, to srazu voznikaet mysl' obratit'sya v detektivnoe agentstvo dlya rassledovaniya
togo, kak eti 4-e nablyudeniya iz kotoryh tri ne pravil'nye uhitrilis' prosto ideal'no lech' na
odnu pryamuyu s prinyatoi Gipparhom prodolzhitel'nost'yu goda ravnoi 365,25 -1/300. Ya, naprimer,
krome kak fal'sifikaciei dannyh nablyudenii vse eto ob'yasnit' ne mogu. Po etomu, dlya
approksimacii dat nablyudeniya dannye Ptolemeya ispol'zovat' kategoricheski nel'zya. A v etom
svete i daty LS Metona i Evktemona, a takzhe Aristarha iz vyborki sleduet isklyuchit'. Togda my
poluchim analiticheskie zavisimosti dlya opredeleniya daty VR, LS i OR, a imeya ih i zavisimosti
dlya prodolzhitel'nosti sezonov goda (vesny i leta). A po sezonam goda, ispol'zuya metodiku
Ptolemeya, rasschitaem parametry orbity Zemli i dopolnim znacheniya ekscentrisiteta orbity Zemli
na ris. 4 etimi raschetnymi znacheniyami. Pri etom nekotorye eksperimental'nye dannye, kotorye
byli nami otbrakovany, s risunka uberem.
http://ser.t-k.ru/Stat/Hipp_Ptolo/Image105.gif
Ris. 4* Ekscentrisitet orbity Zemli (uvelicheno v 1000 raz) po dannym tablic drevnih
astronomov i sovremennym teoriyam (chernye tochki), rasschitannyi po prodolzhitel'nosti sezonov
(sinie tochki), poluchennyi pri obrabotke dannyh razlichnyh observatorii s 1800 po 1983 gody
(krasnye tochki) i zheltye tochki po dannym tablicy 2 (pryamaya liniya postroena po teorii
JPL0).
Kak vidim, teper' vse stanovitsya na svoi mesta i poluchaetsya, chto dannye drevnih astronomov
ne protivorechat sovremennym dannym, no poluchaetsya, chto dannye musul'manskih astronomov iz-za
opisannyh vyshe sistematicheskih oshibok otklonyayutsya ot raschetnyh dannyh v odnu storonu, a
evropeiskih v druguyu. A vot dannye, zalozhennye v sovremennye teorii planet, otlichayutsya ot
poluchennyh nami raschetnyh dannyh po tomu, chto v sovremennyh teoriyah parametry orbit planet
polucheny obrabotkoi tol'ko sovremennyh dannyh nablyudenii. Bolee togo, oni polucheny ne pryamoi
obrabotkoi dannyh nablyudenii, a iz matematicheskih modelei, postroennyh s ispol'zovaniem
razlichnyh fizicheskih teorii i, sledovatel'no, v pervuyu ochered' otrazhayut fizicheskie teorii, a
potom uzhe dannye nablyudenii (podrobnyi analiz smotrite v stat'e).
Takim obrazom, vse sovremennye teorii, baziruyushiesya, kak na teorii N'yutona (kak s popravkoi
Holla, tak i bez nee, t.e. N'yukoma i Lever'e), tak i na obshei teorii otnositel'nosti (DE405,
INPOP06, ERM2004), gde krugom skorost' rasprostraneniya gravitacii prinimaetsya ravnoi
beskonechnosti (kstati, vopreki postulatam samoi teorii otnositel'nosti o tom, chto nikakaya
skorost' vzaimodeistviya ne mozhet byt' bol'she skorosti sveta) yavlyayutsya po bol'shomu schetu
fal'sifikaciyami. Pochemu zhe tak poluchilos', chto v etih teoriyah zalozheny ne pravil'nye
znacheniya vekovyh smeshenii parametrov orbit planet, a v to zhe vremya poluchennye s ih pomosh'yu
dannye vseh ustraivali. A delo v tom, chto v nastoyashee vremya s razlichnymi variaciyami izvestny
dve metodiki opredeleniya parametrov orbit planet po nablyudatel'nym dannym. Tipichnymi
rezul'tatami primeneniya pervoi metodiki yavlyayutsya teoriya Ptolemeya i zakony Keplera, a vtoroi
analiticheskie teorii planet Lever'e i N'yukoma i poluchennye chislennymi metodami efemeridy
JPL. A t.k. klassifikacii etih metodik ya nigde ne vstrechal, to, vo-pervyh, mne prishlos' dat'
im nazvaniya - kinematicheskaya i dinamicheskaya ili fizicheskaya, t.e. s ispol'zovaniem fizicheskih
zakonov, a, vo-vtoryh, mne zhe prishlos' i ukazat' na ih otlichiya.
Kogo zainteresuet etot vopros, ya otsylayu k tekstu stat'i, gde podrobno opisyvayutsya otlichiya
etih metodik i na primere rassmotreniya neskol'kih solnechnyh zatmenii v proshlom i sovremennyh
(s ispol'zovaniem tablic drevnih astronomov i sovremennyh teorii) ukazyvaetsya na
preimushestva i nedostatki kak odnoi, tak i drugoi metodiki sozdaniya teorii planet. Naprimer,
v stat'e ochen' podrobno osveshen vopros podbora efemeridnoi popravki ET-UT dlya sovremennyh
teorii, pri raschete v proshloe i budushee i ob'yasnyaetsya, pochemu dlya teorii drevnih astronomov
takaya popravka ne nuzhna, i pochemu oni i bez nee udovletvoritel'no opisyvayut solnechnye
zatmeniya. No bol'shaya chast' stat'i vse zhe posvyashena voprosu soglasovaniya teorii drevnih
astronomov s sovremennymi teoriyami po parametru ekscentrisiteta orbity Zemli, chto udalos'
sdelat' v osnovnom blagodarya bescennoi serii dannym po ravnodenstviyam Gipparha. I teper' ya
mogu so spokoinoi sovest'yu pristupat' k opredeleniyu po vekovym smesheniyam parametrov orbit
planet skorosti rasprostraneniya gravitacii.
S nailuchshimi pozhelaniyami Sergei Yudin
|
|
