Энергия сил гравитации

    В статье ставится задача найти величину передаваемой энергии при появлении сил гравитации для любых физических теорий гравитации, без учёта недостатков этих теорий. Не рассматривается вопрос, какая из теорий имеет больше прав на жизнь.

 Физические гипотезы гравитации

    Можно выделить несколько механизмов, которые реально могут существовать в природе (разумеется, – при существовании мировой среды – эфира).

   «Экранная» теория, которая появилась первой, и открывали ее трижды. Вначале в России, в 1748 г. – Ломоносов; затем в 1782 г. – швейцарский ученый Лесаж ; в 1883 г. она была возрождена В. Томсоном. В настоящее время эту теорию развивают Вильшанский А. Н., Федосин С. Г., Березовский Г. Н., Николаев С. А., 

    Два тела являются экранами для частиц, обращенных к этим телам по линии их соединяющей. Создается разница давлений частицами снаружи и изнутри, причем изнутри – меньше, и тела придавливаются друг к другу (притягиваются).

   Гравитационная теория. – Притяжение тел возникает в результате взаимодействия элементарных частиц тела и частиц эфира – гравитонов. При этом гравитоны приобретают разную энергию. В результате эфирная среда становится градиентной.   Авторы: Плахута в. в. 

    Пульсационная теория – наиболее демонстрационная и эффектная – возникла примерно в 1856 г., в трудах норвежского физика Бьеркнеса.

...Пульсирующие тела передают пульсации через эфир. Пульсации от двух тел, складываясь в пространстве, создают разницу импульсов, действующих на тела, снаружи и изнутри, заставляя тела либо притягиваться, либо отталкиваться, что зависит от того, как пульсируют тела: в фазе или в противофазе.

  Генератором пульсаций может служить порционное испускание эфира как результат строения элементарных частиц (например, спиралевидный вихрь).

  Теоретическое обоснование пульсационной теории взаимодействия пытались сделать: сначала кембриджский астроном Чаллис 1859 г., затем Хикс  и Лийи 1880 г. и  Бартон  в 1909 г. считается, что в трудах последнего английская пульсационная школа взаимодействия достигла наивысшего результата. В настоящее время эту теорию развивает Маркин В. И.

   Теория «источников – стоков эфира» возникла из наблюдений взаимодействия двух движущихся судов (Риман, 1853 г.) и теоретически обоснована Пирсоном в 1891 г. Первоначальная идея вековых струй эфира в космосе постепенно трансформировалась, сначала в представления о струях эфира в качестве динамической модели атома – в работах Пирсона, затем источником струй стал электрон (и все элементарные частицы) – в работах Шотта  (1906 г.). Вальтер Ритц предложил оригинальную теорию, построенную на истечении частиц эфира от электронов. В настоящее время теорию стоков развивают Ацюковский В. А., Бураго С. Г., Семиков С. А., Хайдаров К. А., Эткин В.В.

    Теория на основе электростатических зарядов эфира.

    В настоящее время эту теорию развивают: Михайлов Н.А.,Горбацевич Ф.Ф.,Рыков А.В.

    Физика гравитации Михайлова Н. А.

    Гравитосферы тел стремятся слиться в единую, общую структуру за счет действия сил «поверхностного натяжения» в слоях-оболочках гравитосфер, состоящих из заряженных частиц.

   Гравитационное притяжение массивных тел происходит за счет внутренней энергии их гравитосфер, которые являются неотъемлемой частью этих тел.

   В слоисто-оболочечной структуре, как атомов, так и гравитосфер массивных тел (тел, состоящих из множества атомов), есть силы натяжения электромагнитной природы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности такой слоисто-оболочечной структуры.

    Гравитация по Горбацевич Ф. Ф.

   Эфирная среда в области влияния физической массы, оказывается градиентной. Вектор этого градиента направлен на физическое тело. К пробному телу будет приложена сила, подталкивающая это тело к физической массе. Это и есть принципиальная основа сил тяготения в эфирной среде, состоящей из равных, противоположных по знаку, частиц.

    Гравитация по Рыкову А. В.

    Среда, имеющая электромагнитную структуру, может быть источником
гравитации и инерции. Достаточно предположить, что среда имеет избыток
заряда со знаком (+) или (-).
   Поляризация, создаваемая первой массой, достигает второй массы. И наоборот, поляризация, создаваемая второй массой, достигает первой массы. В результате на поверхности каждого тела будет действовать сила, направленная к противоположному телу.

    Вывод формулы.

     Рассматриваем два тела неподвижно располагаемых друг от друга. Это важный момент. Расстояние между телами не изменяется всё время. В космосе таких состояний почти нет. Все тела движутся. Однако гипотетически такое состояние можно представить. Закон всемирного тяготения Ньютона верен для неподвижных тел. Когда тела движутся относительно друг друга могут возникать другие силы: центробежные, Кориолиса и др.…  Суммарная сила находиться путём сложения векторов этих сил. В нашем случае тела неподвижны.

     Для примера.  Закон Кулона написан так же для неподвижных зарядов.

    Теперь рассмотрим причину возникновения силы гравитации. Для примера можно  взять физику процесса при полёте ракеты или самолёта. Величина силы тяги, возникающая при работе двигателя, в этих устройствах не зависимо от его типа и конструкции (ракетный, дизельный, атомный, ионный, и др..),  безусловно, с поправкой на КПД, пропорциональна энергии преобразуемой в двигателе. Другими словами: Величина силы тяги пропорциональна величине энергии расходуемого топлива за единицу временний. А работу по перемещению ракет можно определить по расходуемой энергии топлива.

   Пространство окружающие тела заполнено микрочастицами, называемыми в разных теориях по-разному: гравитоны, рионы, эфир, амеры и др.…  Если тело подвергается ударами этих частиц равномерно со всех сторон, то гравитационной силы не возникает. Чтобы такая сила возникла необходимо, чтобы с одной стороны ударов было больше, а с другой меньше. Либо ударов одинаково, но частицами с разным импульсом и,  следовательно, с разной энергией. Или тело поглощает эфир, или с тела удаляется эфир. В некоторых теориях происходит преобразование частиц. Во всех этих случаях, обязательно, происходит преобразование энергии. Тело поглощает энергию либо отдаёт. В некоторых теориях придуман механизм рассеивания энергии в пространстве вокруг тел и уменьшении концентрации энергии в единице объёма эфира вблизи тела. В разных теориях удары частиц рассматриваются либо как упругие, или частично упругие, либо вовсе не упругими. Но в любом случае, гравитационная сила возникает только тогда, если суммарный импульс движения ударяющих частиц с одной и другой стороны тела будет разный.  Другими словами, величина гравитационной силы, притягивающей тела, будет зависеть от разницы кинетической энергии всех частиц, ударяющих тело со всех сторон. В пульсирующей среде также затрачивается энергия, создающая силу на подталкивание тел. Для создания электростатических сил также нужна энергия.

Причины, от которых возникает эта разница импульсов, в разных теориях различная. Это и экранирование, и поглощение части гравитонов или эфира, и охлаждения эфира, и выброс новых частиц телами, и излучение тел. Гипотез множество и механизмов изменяющих энергию ударяющих частиц много.

   Ставится задача найти формулу, выражающей величину энергии, создающей гравитационную силу, независимо от механизмов создающих эту силу, общую для любой теории, формулу вытекающей из законов Ньютона. Для других теорий можно было бы найти эту энергию просуммировав импульсы всех гравитонов (частиц). Но неизвестно, сколько таких частиц, неизвестна их скорость, масса, какая часть импульса передаётся при столкновении. Наверное, можно было бы придумать различные способы расчёта. Но в статье предложен метод опираясь на законы Ньютона.

   Всякой силе противостоит сила реакции равная по величине и противоположная по знаку. Гравитационная сила, действующая на тело пропорциональна величине разности энергии от ударов гравитонов (частичек эфира). Величина работы в течение одной секунды, совершаемой этой силой по перемещению этого тела равна разности энергии от ударов всех гравитонов. Предполагается, что перемещение тела происходит по направлению действия силы гравитации (по направлению вектора силы).  Перемещение тела предложено гипотетически. Это позволяет по известной силе гравитации вычислить общую разницу энергии всех гравитонов (или частичек эфира) ударяющих тело. (Зависимой от векторной суммы импульсов гравитонов).  При передаче импульса движения от одной частицы другой, происходит передача энергии, в том числе и при упругом ударе, и пульсации.

   Зная величину сил притяжения между телами, вычисляем величину энергии необходимую для создания этих сил гравитации.

    Закон всемирного тяготения Ньютона выражается формулой

                                          F = G M₁ M₂ / L²,

где: G- гравитационная постоянная; M₁   и   M₂ – массы тел; L – расстояние между центрами гравитационных масс (тел).

      Если тело массой M перемещается в гравитационном поле тела массой M₁ на расстояние от S₁до S₂ то, совершаемую против сил гравитационного притяжения, работа определяется как

                                              dA =F dS = GM₁M dS / S².

Проинтегрировав обе части равенства от S₁ до S₂, получим

                                          A= ∫ _s1^s2 GM₁M dS / S².

            A = GM₁M (1/S₁ -1/S₂ ).

Работа А консервативной силы F равна убыли потенциальной энергии тела массой M при его перемещении из положения S₁ в положение S₂

                                               A = U₁ – U₂

    Начальное положение обычно выбирается так, чтобы потенциал U₁  можно было принять равным нулю.

 То есть  S₁ = ∞,  S₂  = L. Тогда  потенциальная энергия гравитационного притяжения двух тел с массами  M₁  и M  на расстоянии L одного от другого:

                                               U = - GM₁M / L,

где потенциал гравитационного поля на бесконечности принят равным нулю.

   Между  гравитационным  и  электростатическим  потенциалами  существует  формальная  аналогия,  являющаяся  результатом  внешнего  сходства  между  выражениями  для  силы  взаимного  притяжения  двух  материальных  точек  и  силы  электростатического  взаимодействия  двух  точечных  зарядов. Поэтому формально можно сравнить закономерности гравитационного и электростатического поля. Потенциальная энергия электростатического заряда g в данной точке электростатического поля, удалённой на расстояние L от заряда g₁, создающего поле, при условии, что U(∞) = 0, равна:

                                               U_e = g₁g / 4πεε₀ L,

где ε₀ – электрическая постоянная,  ε – относительная диэлектрическая проницаемость.

    Потенциальная энергия гравитационного притяжения двух тел U  является  внешней потенциальной энергией  системы, обусловленной действием на неё внешних потенциальных сил, т. е. сил, приложенных со стороны тел, не входящих в состав системы, а U_вн – внутренняя потенциальная энергия системы, обусловленная потенциальными силами взаимодействия между всеми её частями. В общем случае U_вн зависит от координат всех материальных точек, входящих в состав системы

    Полная потенциальная энергия системы

                                               U_п = U + U_вн

   Имеет смысл определить гравитационную внутреннюю потенциальную энергию шара радиуса R и  массой М,  так как все планеты и звёзды имеют сферическую форму. Энергия гравитационного поля численно равна работе, которую необходимо затратить, чтобы частицы шара развести на бесконечное расстояние друг от друга.  Для упрощения примем, что шар однородный, его плотность 

                                                δ  = 3М / 4 πR³

Сначала рассмотрим энергию твердого шарового ядра с радиусом r и окружающего его шарового слоя, толщина которого dr.

Масса центрального шара    m = 4 πr³ δ/ 3

Масса слоя                             m_c = 4πr²δdr

Работа удаления шарового слоя толщиной dr равна потенциальной энергии шарового слоя в гравитационном поле, созданном всеми внутренними слоями  (т.е. шаровым ядром радиуса r):

                                                dU_вн = -- G m m_c / r = -- 16Gπ²δ²r ⁴dr / 3

   Интегрируя от нуля до R, будем иметь:

                                               U_вн = -- 16Gπ² δ² ∫₀^Rr⁴  dr/ 3

                                      U_вн = --16G π² δ²R⁵ / 15

  Подставив выражение для  плотностиδ  получим окончательно формулу внутренней потенциальной энергии, которая связана с гравитационным взаимодействием частиц шара.

                                               U_вн = -- 3GM² / 5R

  Аналогично для электростатического поля, потенциальная энергия  заряженного шара радиусом R:

                                               U_e = 3 e²/ 5R,

 где  e – полный заряд шара в системе СГСЕ, или

                                               U_e = 3 Q²/ 20πεε₀R,                                                                                   

 где Q – полный заряд шара в системе СИ

   В космическом пространстве тела находятся на громадном расстоянии L друг от друга. За одну секунду тело сдвинется на очень малую долю этого расстояния. В этом случае изменением силы притяжения, связанной с изменением расстояния между телами можно пренебречь, вследствие его очень малой величины.

В этом случаи путь S перемещения тела под действием постоянной силы F,  за время t определяется формулой:

                                         S = at²/ 2,

где a –ускорение тела под действием силы F будет равно:

                                         a= F/ M

Работа A это произведение силы F, которую мы приняли постоянной (не зависящей от перемещения) на путь S- перемещения этой силой, воздействующей на тело массой M

                                         A=FS =F²t²/ 2M

Подставив  значения F из закона всемирного тяготения в эту формулу работы, получим:

                                          A = (G M₁ M₂ t )² / 2L⁴ M

Передаваемая энергия   за единицу времени (мощность) будет определяться формулой

                                        E = (GM₁M₂)²t /2L⁴M

В зависимости от того, какое из тел M₁ или   M₂ будет перемещаться силой притяжения F между телами, получим два выражения для энергии:

                                      E₁ = (G M₁ M₂)²t  / 2 L⁴ M₁

    E₂= (G M₁ M₂ )²t / 2 L⁴M₂

       По этим формулам вычисляется энергия, передаваемая эфирной средой каждому из тел, гравитационной силой, действующей между этими телами

    При расчётах по этой формуле тела можно брать любые, в том числе и любые планеты. И если в формулу будут подставлены массы таких тел как Солнце, Земля, Луна, то их движение по орбитам ни в коем случае не учитывается в найденной расчётной формуле. Аналогично, при расчёте силы гравитации, по закону Ньютона, в его формуле нет скоростей тел.  Энергия гравитации в различных теориях либо передаётся телам, либо рассеивается в пространстве. И что дальше с ней происходит. В различных теориях это по-разному трактуется. Если энергия передаётся телу, то оно будет, естественно, нагреваться. Некоторые предполагают, что при этом энергия преобразовывается в массу по известной формуле Эйнштейна, что исключает перегрев тел.

     В статье анализируются физические теории гравитации. Теории, построенные на математических моделях, таких как ОТО Эйнштейна и другие, в статье не затрагиваются.

   Рассмотрим несколько частных случаев для гравитационных сил между телами: Земля, Луна, Солнце и пробное тело массой М равной одному килограмму.

   При расчетах будем брать следующие приближённые значения величин:

                         Масса Солнца Мс= 2_*10³⁰кг;

 Масса Земли М_З = 6_* 10²⁴кг;

 Масса Луны М_Л = 7_* 10²² кг;

 Масса пробного тела М =1кг;

 Расстояние Земля – Луна L_З.-Л. =4_*10⁸ м;

 Расстояние Земля – Солнце L_З-С =1,5_*10¹¹м;

  Радиус Земли R_з =6_*10⁶ м;

 Гравитационная постоянная G =6,7_*10 ^-11 м³/кг_*с²;

 Радиус Солнца R_c=7.10⁸ м;

 Радиус Луны  R_л =1,7.10⁶ м;

Солнечная светимость L_ʘ =3,8.10²⁶ Вт

  Вычислим внутренную потенциальную гравитационную энергию Солнца, Земли и Луны  по формуле:

U_вн = -- 3GM² / 5R  

Подставив численные значения, получим:

для Солнца     U_вн-с= -3.6,7.10 ^-11.( 2.10³⁰ )² / 5.7.10⁸ = -2,3.10⁴³ Дж;

для Земли      U_вн-з = -3.6,7.10 ^-11.(6.10²⁴)² / 5.6.10⁶ = - 6,6.10³⁰ Дж;

для Луны       U_вн-л = -3.6,7.10^-11.(7.10²²)² / 5.1,7.10⁶ = - 2,4.10²⁷ Дж.        

Потенциальная энергия гравитационного притяжения тел: Солнце – Земля,    Земля – Луна вычислим по формуле:

                        U = -GM₁M / L

Подставив численные значения, получим:

  для системы тел Солнце – Земля

     U_c-з = -6.7.2.10³⁰.6.10²⁴ / 1,5.10¹¹ = -5,3.10⁴⁴  Дж;

  для системы тел Земля – Луна

     U_з-л = -6,7.6.10²⁴.7.10²² / 4.10⁸ = -7.10³⁹ Дж.

   Для примера

    Светимость Солнца  L_ʘ =3,8.10²⁶ Вт.

   Каждый кг массы Солнца излучает энергию равную:

                        L_ʘ / M_c=3,8.10²⁶/ 2.10³⁰ =1,9/10 ^-4 Вт / кг

  Тепловой поток недр Земли E_t=4,4.10¹³ Вт

  Каждый кг массы Земли излучает энергию равную:

                        E_t / M_з =4,4.10¹³ / 6.10²⁴ =7,3.10 ^–10 Вт / кг

   Энергия, передаваемая Земле за одну секунду (t =1c) корпускулами эфира при неупругом столкновении, создающими силу притяжения между Луной и Землёй, будет определяться формулой

 E_З-Л = (G M_З М_Лt)²/2 L_З-Л⁴М_З

Подставив численные значения, получим:

 E_З-Л = (6, 7_*10 ^-11_*6_*10²⁴_*7_*10²²_*1)²/2_*(4_*10 ⁸)⁴_*6_*10²⁴=2,6_*10¹⁵ Вт_*с (Дж)

На каждый кг массы Земли будет передаваться энергия 

 E_З-Л / М_З =2, 6_*10¹⁵/ 6_*10²⁴=4, 3_*10 ^-10Вт_*с/кг

Определим энергию, передаваемую Луне за единицу времени корпускулами, создающими силу притяжения между Луной и Землёй

  E_Л-З = (G M_З M_Л t)²/2 L_З-Л⁴М_Л.

Подставив  численные значения, получим   E_Л-З =2, 2_*10¹⁷Вт_*с.

   Каждый кг массы Луны  получает энергию  E_Л-З /М_Л = 3, 1_*10 ^-6 Вт_*с /кг.

   Энергия, передаваемая Земле и Солнцу за одну секунду корпускулами эфира, создающими силу притяжения между Землею и Сонцем, определяется соответствующими формулами.

         E_З-С = (G M_З М_Сt )² / 2 L_З-С⁴М_З

             E_С-З = (G M_З М_Сt )²/ 2 L_С-З⁴ М_С

   Подставив численные значения, получим:

                         E_З-С = 1,1_* 10²⁰ Вт_*с;

 E_С-З =3,2_* 10¹⁴Вт_*с

  Каждый кг массы Земли и Солнца будет получать энергию соответственно:

                   E_З-С / М_З =1,7_*10 ^-5 Вт_*с /кг; 

                   E_С-З / М_С = 1,6_*10 ^-16  Вт_*с /кг

   Энергия, передаваемая пробному телу, находящемуся на поверхности Земли, за одну секунду, корпускулами эфира, создающими силу притяжения пробного тела к Земле, вычисляется по формуле

                      E_З-1 = (G M_З М t)² / 2 R_з⁴ M

   Подставив численные значения, получим: E_З-1 = 62 Вт_*с (Дж)

   Вычисленная энергия, получаемая телами вблизи гравирующих масс, как видим, огромная.  При передачи этой энергии будет происходить, нагрев пробного тела на величину, определяемую по формуле

  Т =E_З-1 / С М,                

  где С – удельная теплоёмкость вещества пород Земли. Приблизительно её можно взять равной С = 1 кДж/кг_*К. Подставив численные значения, получим Т=0,062K.

  Получается, что через каждые 100 секунд порода поверхности Земли будет нагреваться на 6 градусов. Ничего подобного в действительности не наблюдается. Ещё Ньютон, в своё время, анализируя теорию Лесажа, пришёл к выводу об её несостоятельности с энергетической стороны.

   В приведённых расчётах было принято, что столкновения происходят абсолютно не упруго. Если в некоторых современных теориях гравитации предполагается частично неупругие столкновения, то энергетические зависимости остаются те же.

  В теориях гравитации на основе законов электростатики  происходит преобразование энергии на создание электростатических зарядов, и энергетические зависимости остаются те же.

    Очень оригинальную физическую теорию предложил В. Ритц. В ней описан механизм возникновения гравитационных, а также электрических сил. Однако, в ней при испускании и поглощении телами реонов и ареонов нарушается энергетический баланс. Фактически это не упругие столкновения, и тела будут очень быстро нагреваться. Будет то же явление, что и у теории Лесажа.

    В трудах Бураго С.Г., где много новых интересных идей, гравитация происходит в результате поглощения телами эфира. Однако это можно приравнять к неупругому удару. При этом утилизации энергии  не рассматривается 

    В физической гипотезе гравитации автора, предполагается упругое столкновение гравитонов с элементарными частицами атомов. А выделяющаяся при этом энергия рассеивается в пространстве.

    В теории В. А. Ацюковского столкновения происходят упруго. Однако причина возникновения сил гравитации, в особом движении масс и энергии. Вот как он сам это представляет: «Под воздействием градиента давления в эфире, вызванного градиентом температур, сам эфир непрерывно смещается в сторону гравитационных масс и поглощается ими, за счёт чего происходит непрерывный рост масс этих тел».

  Рассматривая передаваемые величины энергий при различных процессах, на первый взгляд не удаётся заметить какие ни, будь взаимозависимости. Возможно, это удастся при углублённом анализе.

 Во всех вышеперечисленных теориях можно предположить, что энергия преобразуется в массу по формуле Эйнштейна

                         Δm =E / c²

    Вычислим, как увеличивается вес пробного тела на поверхности Земли за счет энергии гравитации по ‘этой формуле:  

                        Δm =E_з-1 / c² =62 / (3.10⁸)² =6,9. 10 ^-16 кг/с =2,3.10 ^-9 кг / год

   Вполне правдоподобная величина.

    Конечно, чтобы Вселенная существовала вечно, в ней должен происходить круговорот материи и энергии. Однако могут быть такие формы, и такие процессы, которые мы не знаем и не догадываемся об их существовании. Совсем недавно мир не знал о ядерных реакциях. Какие процессы происходят при сверх высоких давлениях и температурах. Возможно, при этом происходит синтез не только лёгких ядер, но и тяжёлых. Почему породы Земли имеют разный абсолютный возраст.

    Разработка новой непротиворечивой физической теории гравитации ещё впереди.

Аннотация.

    При возникновении гравитационной силы происходит передача энергии от эфирной среды телу. Величина этой энергии определяется формулой предложенной автором. Для всех наиболее известных физических теорий по этой формуле можно вычислить величину передаваемой энергии, независимо какой механизм предлагается теорией.

Автор:   Плахута Владимир Васильевич.

                                               E-mail:    plax.vl@yandex.ua

Тел:    +38(099)6072327                                                                                       +38(057)7457146

Постоянный адрес данной публикации: