Непостоянная постоянная

2008-02-11 10:40:00

В связи с прогрессирующим «похудением» Солнца науке, возможно, придется отказаться от использования астрономических единиц в точных расчетах и перейти на старые добрые метры. А заодно им следует постоянно напоминать друг другу о том, что радиусы планетарных орбит постепенно увеличиваются, а скорость их движения — уменьшается.

Основной единицей измерения расстояний между телами Солнечной системы выступает астрономическая единица (а.е.), которую упрощенно определяют, как расстояние от Земли до Солнца. И все бы ничего, если бы планеты двигались по своим орбитам с точностью идеально настроенного часового механизма. Однако этого, к сожалению, не происходит. Во-первых, орбита Земли — не идеальный круг, а нечто ближе к эллипсу, но и это еще полбеды. В процессе своего движения Земля испытывает постоянное влияние со стороны других планет, благодаря чему ее орбита подвержена не слишком заметным, но вполне хаотичным флуктуациям. Наконец, само Солнце немного колеблется вокруг общего центра масс всей Солнечной системы, что вызвано, опять-таки, гравитационным воздействием вращающихся вокруг него планет. В этой ситуации действительно точно определить расстояние от Земли до Солнца оказывается весьма затруднительно — возникает вопрос, а когда его, собственно, следует мерить?

В настоящий момент 1 а.е. считается равной 149 597 870 691 м. Эта величина приблизительно соответствует среднему радиусу земной орбиты, однако формальное определение астрономической единицы, утвержденное Международным астрономическим союзом, значительно интереснее и сложнее. Она определяется, как радиус невозмущенной круговой орбиты тела с нулевой массой, делающего полный оборот вокруг Солнца за период времени равный (2*Пи)/k дней (что приблизительно соответствует одному земному году). Параметр k — это гауссова гравитационная постоянная, вычисляемая из массы Солнца. Таким образом, по мере того, как наука уточняет значение массы Солнца, автоматически изменяется параметр k и, как следствие, значение а.е.

Здесь-то и начинается самое интересное. Дело в том, что наше Солнце медленно, но неуклонно теряет в весе. Все мы хорошо знаем знаменитую формулу Эйнштейна — E=mc2, по сути, утверждающую, что энергия и масса являются двумя возможными состояниями одной и той же «сущности». Так вот, любую звезду можно рассматривать как огромный завод по переработке собственной массы (m) в излучаемую вовне энергию (E). К этому следует прибавить издержки, связанные с прямыми выбросами вещества в составе протуберанцев и потоков солнечного ветра. В итоге получается, что каждую секунду Солнце худеет примерно на 6 млрд. кг!

Одним из побочных эффектов этого процесса является постепенное замедление планет, и, как следствие, увеличение радиусов их орбит. Согласно расчетам канадского астронома Питера Нёрдлингера (Peter Noerdlinger), уменьшение массы Солнца приведет к «отставанию» Меркурия относительно текущих темпов движения по орбите на 1,4 км через 100 лет, и на 5,5 км — через два столетия. Это отнюдь не маленькая поправка: «Одним из ключевых аргументов в пользу теории относительности Эйнштейна послужили именно незначительные искажения орбиты Меркурия, измеряемые сотыми долями градуса в столетие», – замечает ученый.

Все это в будущем может привести к довольно большим неприятностям, считает Нёрдлингер, ведь все мы привыкли думать, что единицы измерения сами по себе не меняются. Между тем даже очень незначительный дрейф фактического значения а.е., играющего роль эталона расстояния для Солнечной системы, может привести к очень серьезным ошибкам в самых разнообразных расчетах.

Нёрдлингер предлагает перевести а.е. в разряд неформальных и неточных единиц, употребляемых от случая к случаю, и использовать в научных расчетах только старые добрые метры. Как вариант — можно просто жестко привязать а.е. именно к метрам. «Текущее определение неплохо подходит для общения со студентами, однако когда дело доходит до научных или инженерных расчетов, его следует избегать — здесь нужна абсолютная точность», - резонно замечает он.

Популярная механика