Доктор технических наук, профессор Владимир Николаевич Самохвалов

На основе анализа экспериментальных данных показано, что массодинамические (гравимагнитные) силы, действующие со стороны вихревого гравитационного поля Земли на воздушные и водные потоки, вносят большой вклад в динамику атмосферы и гидросферы, но их действие ошибочно приписывается инерционной силе Кориолиса, т.к. в ряде случаев совпадают по направлению. Действием массодинамических (гравимагнитных) сил во многом обусловлены механизм образования и особенности протекания процессов, связанных с вихревым движением воздушных и водных масс: тайфунов, циклонов, океанических водоворотов и т.п.

Считается, что сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли) вносит решающий вклад в динамику атмосферы, определяя направление и силу преобладающих ветров, направление вращения циклонов, а в гидросфере - направление океанских течений. Однако сила Кориолиса является фиктивной силой - она не обусловлена взаимодействием тел, это сила инерции. Её вводят формально в уравнения относительного движения, чтобы можно было пользоваться законами Ньютона в неинерциальных системах отсчета, какой является Земля, вращающаяся вокруг своей оси.

Вследствие вращения Земли, инерционная сила Кориолиса вызывает отклонение горизонтальных воздушных и водных протоков от их первоначального направления движения, например вправо, к центру восходящего потока в зоне низкого давления в северном полушарии (рис. 1а). В результате она формирует общее движение воздушных масс (рис. 1б). Но, как и центробежная сила, сила Кориолиса отклоняет потоки от центра вращения. Поэтому сила Кориолиса не может вызвать закручивание воздушных потоков с уменьшением радиуса вихря и их вращение с увеличением скорости ветра, например, в центральной части тайфуна.

Рис. 1. Схема движения воздушных в зоне пониженного давления

а - отклонение потока силой Кориолиса, б - движение воздушных масс, относительно зоны низкого давления

Для кругового (вихревого) вращения потоков и противодействия центробежной силе, необходимо действие реальной (динамической) силы, т.е. силы взаимодействия потоков с другими телами или физическими полями.

Таким полем для воздушных и водных потоков является вихревое гравитационное поле Земли. Гравитационное поле вращающейся массы Земли создает вихревое поле, приводящее к возникновению дополнительных, т.н. гравимагнитных сил (эффект Лензе-Тирринга, эффект геодезической прецессии). Считается, что эти силы крайне малы и практически не проявляются в природе. Однако ранее проведенные исследования [1, 2] показали, что массодинамические (гравимагнитные) силы достаточно велики и, потому, они могут влиять на динамику атмосферы и гидросферы. Однако их действие на горизонтальные воздушные и водные потоки ошибочно целиком приписывается силе Кориолиса, т.к. они в этом случае совпадают по направлению.

Круговое движение горизонтальных воздушных и водных потоков в вихрях создает массодинамическая (гравимагнитная) сила со стороны вихревого гравитационного поля Земли. Эта сила является гравитационным аналогом силы Лоренца. Она действует на движущиеся массы в вихревом гравитационном поле аналогично тому, как сила Лоренца действует на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле, т.е. закручивает их траекторию относительно силовых линий, тем самым вызывает круговое спиральное движение.

Рассмотрим некоторые физические процессы, являющиеся результатом действия массодинамической (гравимагнитной) силы на подвижные среды и тела, доказывающие ее реальность и достаточно большую величину.

Одним из явлений, которое в принципе не может быть объяснено действием силы Кориолиса или гравитационным действием Луны, Солнца и т.п., являются короткопериодические приливо-отливные явления на Жигулевском водохранилище, подробно рассмотренные в [3]. Это постоянно наблюдаемые (в течение многих лет) колебания уровня воды с амплитудой до 40 см и периодом 5-7 мин у северного берега, в районе г. Тольятти (рис. 2).

Рис. 2. Изменение уровня воды у берега (18 июля 2008г)

За время проведения замеров (июль-август 2008г.), максимальная скорость прилива достигала 21,5 см/мин, а максимальная скорость отлива - 15 см/мин. Продольного течения воды в северной части водохранилища (в 20 км выше ГЭС) не наблюдается, т.к. глубоководная часть водохранилища (бывшее русло реки Волги) проходит вблизи противоположного (южного) берега, а ширина водохранилища в этом месте порядка 12 км.

Вследствие работы ГЭС и сброса воды, в районе глубоководного русла имеет место непрерывное течение с запада на восток. На водный поток действует массодинамическая сила F_МD [5]:

где Н – напряженность вихревого гравитационного поля, I – гравитационный ток (произведения массы водного потока на его скорость).

При большой глубине водохранилища в зоне бывшего русла реки (более 30 м), в толще воды имеет место значительное искривление силовых линий вихревого гравитационного поля. Это приводит к появлению значительной горизонтальной (меридиональной) составляющей Н_Г вектора напряженности вихревого гравитационного поля Земли и возникновению, вследствие этого, вертикальной составляющей F_В массодинамической силы:

Эта сила действует вертикально вниз, создавая давление на водный поток в глубоководном русле. Поскольку в широкой мелководной части водохранилища, вдали от русла, течение практически отсутствует, то там F_В= 0. В результате водная масса выдавливается из зоны глубоководного русла и начинает перетекать на широкую мелководную часть водохранилища, что приводит к возникновению приливного течения направленного к северному берегу. Этот процесс проявляется в виде мелких волн с относительно крутым фронтом и шагом (длиной волны) 2-3 м, непрерывно идущих к берегу в т.ч. в условиях длительного полного штиля, постоянно наблюдаемых и хорошо видимых даже при небольшом ветре и волнении воды.

После подъема уровня воды в широкой мелководной прибрежной зоне до некоторого максимального уровня, относительно уровня воды в районе русла, действие гравитационных сил начинает превышать напор прилива и вода скатывается в сторону русла - начинается отлив. Затем процесс повторяется, что приводит к циклическому характеру наблюдаемых приливно-отливных явлений. Период колебаний и высота приливов-отливов в основном определяется, как собственной частотой колебаний массы воды, определяемой как шириной акватории и скоростью течения, так и соотношением глубин воды в русле и мелководной части водохранилища.

Массодинамическая сила от вертикальной составляющей напряженности вихревого гравитационного поля направлена по меридиану на юг, также как и сила Кориолиса, т.е. они прижимает водный поток в русле к крутому южному берегу. Но эти силы не действует в мелководной части водохранилища, т.к. там нет продольного течения реки. Поэтому сила Кориолиса не участвует в образовании приливо-отливных течений и не препятствует им.

Другим доказательством существования вихревого гравитационного поля Земли является большое расхождение экспериментальных данных, полученных рядом исследователей, измерявших величину отклонения свободно падающего тела к востоку от вертикали, и расчетных данных, полученных при решении задачи падения тяжелой точки, учитывающей вращение Земли с угловой скоростью w как геометрической системы (табл. 1) [1].

Таблица 1. Опыты по измерению отклонения падающего тела от вертикали

Расчетная величина отклонения точки падения тела с высоты h к востоку от вертикали D _В на широте j , обусловленная вращением Земли как геометрического объекта, с угловой скоростью w равна [1]:

Сравнение результатов опытов и расчета показывает, что практически во всех экспериментах наблюдавшиеся величины восточного отклонения падающего тела в 1.4¸ 2 раза меньше расчетных значений. Такое расхождение результатов расчета и эксперимента ни как не может быть объяснено погрешностями экспериментов или расчетной методики, построенной при условии, что Земля вращается вокруг оси просто как геометрический объект. Полученное большое расхождение результатов обусловлено тем, что на свободно падающее тело кроме силы тяжести действует сила со стороны вихревого гравитационного поля Земли. При этом, действие массодинамической силы противоположно действию силы Кориолиса, т.к. оно уменьшает величину восточного отклонения.

Действием массодинамических (гравимагнитных) сил объясняется также и южное отклонение тел при падении [4], зафиксированное в вышеуказанных опытах (табл.1), которое в принципе невозможно объяснить действием силы Кориолиса или простого вращения Земли.

В работе [5] представлен расчет и получена зависимость горизонтальной составляющей напряженности вихревого гравитационного (массодинамического) поля Земли, влияющей на величину восточного отклонения. Она определяется исходя из разности расчетных и фактических величин восточного отклонения тел при падении:

где δ - разность расчетного и экспериментального восточного отклонения, h – высота падения.

Исходя из полученных результатов, для наиболее поздних (и очевидно более точных) опытов произведен расчет полной составляющей напряженности массодинамического поля, в местах проведения опытов, и максимальной напряженности вихревого гравитационного (массодинамического) поля Земли, имеющей место на экваторе (таблица 2).

Таблица 2 – Обработка результатов экспериментов и расчетов

Вертикальная составляющая напряженности Н_В вихревого гравитационного поля Земли, определяющая горизонтальную составляющую массодинамической силы, вызывающей закручивание горизонтальных потоков воздуха или воды, равна

где Н_MD – напряженность массодинамического поля Земли на экваторе, j - широта.

Величина массодинамической силы, действующей на объект массой m движущийся со скоростью V в вихревом гравитационном поле напряженностью H_MD, определяется как

Относительное массодинамическое ускорение (сила, действующая на единицу массы горизонтального потока, при единичной скорости его движения), с учетом полученных расчетных значений напряженности массодинамического поля, определяется как

а относительное отклоняющее ускорение Кориолиса

Результаты расчетов относительных ускорений, действующих на горизонтальные воздушные или водные потоки, и приводящих к вихревому движению, представлены на рис. 3. Это ускорение Кориолиса, массодинамическое ускорение, определенное по среднему значению рассчитанной напряженности вихревого гравитационного поля, а также суммарное отклоняющее ускорение.

1- ускорение Кориолиса, 2 – массодинамическая ускорение,

Рис. 3. Величины относительных отклоняющих ускорений (сил, действующих на единичную массу горизонтального потока, при скорости потока 1 м/с) ´ 10^-4 м/с²

Как следует из рисунка 3, величина массодинамической (гравимагнитной) силы сравнима с силой Кориолиса в средних и, особенно, в низких широтах, где в атмосфере и акватории океанов наиболее интенсивно проявляются вихревые процессы. При этом, как показано выше, массодинамическая (гравимагнитная) сила является реальной (динамической) физической силой, вызывающей вращение воздушных и водных потоков[6].

Максимальное значение массодинамическая (гравимагнитная) сила имеет в средних широтах (рис. 3), где чаще всего появляются подвижные циклоны (30° -60° с.ш.) и часть антициклонов (40° -50° с.ш.) [7]. Суммарное действие силы Кориолиса и массодинамической (гравимагнитной) сил (рис.3) максимально в широтах от 60° до 70° , где наиболее часто возникают и скапливаются местные циклоны, а также возникает большая часть антициклонов [7].

Сила Кориолиса и массодинамическая сила также воздействуют на восходящие и нисходящие потоки, возбуждая ветры меридионального направления, а также перемещение циклонов и антициклонов. При этом на вертикальные потоки массодинамическая сила действует противоположно силе Кориолиса и строго в широтном направлении [5]. Это следует из результатов выше представленного анализа результатов опытов по свободному падению тел.

Горизонтальная (меридиональная) составляющая напряженности Н_Г вихревого гравитационного поля Земли, определяющая широтную составляющую массодинамической силы, вызывающей смещение вертикальных потоков воздуха или воды, равна

Относительное массодинамическое ускорение (сила, действующая на единицу массы вертикального потока, при единичной скорости его движения), с учетом полученных расчетных значений напряженности массодинамического поля, определяется как

Результаты расчетов относительных смещающих ускорений, действующих на вертикальные воздушные или водные потоки, представлены на рис. 4.

1- ускорение Кориолиса, 2 – массодинамическое ускорение,

Рис. 4. Величина относительных смещающих ускорений (сил, действующих на единичную массу вертикального потока, при скорости потока 1 м/с) ´ 10^-4 м/с²

Как видно из рисунка 4, суммарная смещающая сила, действующая на вертикальные потоки, максимальна в области средних широт (“ревущие сороковые”, “неистовые пятидесятые”). В экваториальной зоне она несколько ниже, что обуславливает относительно низкую скорость широтных ветров и перемещений тропических циклонов, несмотря на то, что действие силы Кориолиса на восходящие и нисходящие потоки здесь максимально.

Полученные результаты дают основание полагать, что действием массодинамических (гравимагнитных) сил со стороны вихревого гравитационного поля Земли во многом обусловлены механизм образования и особенности протекания процессов, связанных с движением воздушных и водных масс: тайфунов, циклонов, океанических течений и водоворотов, широтных ветров и т.д.

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

ВЛИЯНИЕ ВИХРЕВОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ НА ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ И ВОДНЫХ МАСС