Беседа 11. Прецессия орбиты Меркурия

          Коллега. Я согласен с тем, что всё сущее должно стремиться из области высокого давления в область низкого давления. Думаю, что с этим согласен каждый здравомыслящий человек. Но, тогда получается, что орбита любой, движущейся по эллипсу, планеты должна смещаться от восходящей её части в сторону нисходящей.

Вы, мой друг, совершенно правы. Именно так всё и происходит. Кстати, наиболее выразительно это смещение проявляется у Меркурия, ибо его орбита имеет самый заметный эксцентриситет (эллипс наиболее вытянут) и у этой орбиты наименьшее расстояние между восходящей и нисходящей её частями в сравнении с орбитами других планет (Меркурий ближе всех находится к Солнцу).

В соответствии с этой зависимостью величина прецессии орбиты Венеры должна составлять примерно половину от прецессии орбиты Меркурия, у Земли – примерно треть, у Марса – четверть. Именно эта зависимость и обнаружена экспериментально.

          Коллега. Однако всё это требует пояснения.

Конечно, мой друг. Объясняется это довольно просто.

Давайте мысленно подбросим пробное тело (скажем, камень) вертикально вверх. Что произойдёт?

Поднимаясь вверх, тело будет замедлять своё движение (ускорение с обратным знаком). Это значит, что тело отдаёт свою кинетическую энергию окружающему его потенциальному полю, занимая в нём более высокий потенциальный уровень (потенциал).

          Коллега, здесь сразу появляется вопрос: кинетическая энергия тела уменьшается, а его полная внутренняя энергия изменяется или нет?

Спасибо за хороший и, главное, своевременный вопрос. Полная (заключённая внутри данного тела) энергия состоит из кинетической энергии его движения относительно окружающего поля и внутренней энергии связи между его элементарными частицами, молекулами, кристаллами (внутренняя потенциальная энергия тела).

В данном случае изменяется только кинетическая энергия тела (внутренняя потенциальная энергия неизменна). Поэтому, изменяется и полная энергия тела. Однако с Законом сохранения энергии здесь всё в порядке, ибо образовавшаяся разность энергий накапливается в окружающем тело поле.

Это очень важно, ибо всегда нужно помнить, что взаимодействие тел с силовыми полями предполагает обязательный учёт энергии не только самих тел, но и окружающих эти тела полей.

Итак, наше тело поднимается вверх, пока не дойдёт до точки, где его скорость (соответственно и кинетическая энергия) равна нулю. Из этой точки оно начнёт своё падение вниз с ускорением (это ускорение мы называем ускорением свободного падения). Но тело не просто падает. Оно наращивает свою кинетическую энергию за счёт отобранной энергии у потенциального поля, снижаясь на более низкий потенциальный уровень.

Итак, сначала поле приобретает от тела дополнительную энергию, а затем отдаёт эту энергию пробному телу. Закон сохранения энергии незыблем.

          Коллега, с Законом сохранения энергии вопросов нет. Но, как это сказывается на прецессии орбит?

Если, до сих пор всё понятно, то и на этот вопрос, мой друг, ответ весьма прост.

Давайте присмотримся, что происходит, когда тело движется не вертикально «вверх – вниз», а по эллиптической орбите. В этом случае восходящая и нисходящая части орбиты разнесены в пространстве вдоль малой полуоси эллипса. А обмен энергиями такой же, как и в предыдущем случае. Движение тела вверх (восходящая часть орбиты) сопровождается передачей части его энергии потенциальному полю. Объёмная плотность поля (давление) в этой части орбиты увеличивается. Когда же тело движется вниз (нисходящая часть орбиты), то оно отбирает у поля энергию и давление в этой части орбиты уменьшается.

          Коллега. Получается, что наше пробное тело, как бы, перекачивает энергию поля в пространстве с нисходящей стороны своей орбиты к противоположной, восходящей.

Именно так, мой друг. И «перекачка» энергии осуществляется здесь вдоль малой полуоси эллиптической орбиты. Это значит, что более высокое давление в восходящей части орбиты и низкое давление в нисходящей её части разнесены в пространстве. Образовавшаяся разность давлений между этими частями заставляет всё сущее (в том числе и наше пробное тело) перемещаться в сторону меньшего давления, то есть в сторону нисходящей части орбиты.

Именно поэтому большая ось эллипса постепенно перемещается в сторону нисходящей части эллиптической орбиты.