Пятая планета Солнечной Системы – Фаэтон.

 

 

                      Пятая планета Солнечной Системы – Фаэтон.

 

Игорь Кривошеев, инженер-механик.

 

Общие положения. Данная статья посвящена легендарной планете Фаэтон. Будут даны основные критерии доказательства её существования, которые отражают физическую сущность процессов в Солнечной Системе. Критерии на основе прикладной математики всего лишь дополняют физические критерии, хотя и неверно истолкованы специалистами. Физические критерии имеют превосходную и достаточную степень,  доказательная база логична и последовательна. Научный формат статьи выдержан полностью.

 

1.      Наклонение плоскостей орбит астероидов. Наклонение суточных осей вращения известных планет Солнечной системы.

 

а. Необходимое и достаточное условие механизма Лидова-Козаи. Частное решение «Задачи трех тел».  Надёжное  определение наклона плоскости орбиты  Пятой планеты.

           В 1961 году Михаил Лидов и в 1962 году Ёсихидэ Козаи независимо друг от друга          обнаружили следующий статистический закон, согласно которому эксцентриситет орбиты «может быть обменян» на наклон и наоборот. А при достижении угла наклона плоскости орбиты астероида 39,2 градуса линия апсид становится перпендикулярной линии узлов. При этом аргумент перигелия переходит в состояние либрации. Это явление называется резонансом Козаи-Лидова.

 

«Задача 3-х тел» имеет вид векторного уравнения:

 

                                   a(r) = gradU + n^2· r + 2[n × v]                                                               (1)

 

    Минимальный угол наклона плоскости орбиты астероида в 39.231 градусов

(140.8 градусов для ретроградных орбит), в котором прецессия аргумента перигелия переходит в состояние либрации в механизме Лидова-Козаи.

 

  Прецессия аргумента перигелия имеет следующую причину: прецессию узлов орбиты астероида. Устранение причины - равновесное состояние сил инерции в узлах. Запишем векторное уравнение равновесия в узлах.

 

                                n^2 · r + 2[n × v] = 0                                                                                     (2)

 

В скалярной форме данное уравнение выглядит следующим образом:

 

                              n^2· r − 2 · n · v · Sin(n; v) = 0                                                                        (3)

 

                             n^2 · r = 2 · n · v · Sin(n; v)                                                                             (4)

 

где v = n · r , получаем  в  результате :

 

                          n^2 · r = 2 · n^2 · r · Sin(n; v)                                                                              (5)

 

Окончательное решение сводится к определению синуса между векторами n и v.

 

                               Sin(n; v) = 0, 5                                                                                               (6)

 

Вывод: угол между плоскостью движения массивного тела и плоскостью  астероида составляет 60 градусов. В такой ситуации создается  равновесное состояние  сил инерции в узлах орбиты астероида  и  угол между векторами v и n равен 30 градусов. Наклонение орбиты неизвестного массивного тела определяется простым решением углов в контексте сферической геометрии. Соответственно наклонение плоскости неизвестного массивного тела составит i=20,768°.

 

Основная формула резонанса Козаи - Лидова показывает, что эксцентриситет можно заменить на наклон и наоборот. Эта формула носит статистический характер.

 

                                [(1-e²)^0,5]· Cos i = Const                                                                            (7)

 

Механическая же составляющая резонанса Козаи - Лидова в узлах выглядит так:

 

                              n^2·r + 2 [n × v] = 0                                                                                        (8)

 

Примечание.     Плоскости орбит планет-гигантов имеют незначительное  наклонение к плоскости эклиптики: Юпитер i = 1.31 °, Сатурн i = 2.49 °, Уран i = 0.77 °, Нептун i = 1.77 °. Имея это в виду, гравитация планет-гигантов может вывести любой астероид на орбиту с углом наклона плоскости  по отношению к эклиптике  не более чем  i = 1.6 °. Векторная форма возмущающего ускорения может быть применена  следующим выражением (в контексте постулата равнодействующей силы ):

 

                           a = a₍x₎+a₍y₎+a₍z₎                                                                                                 (9)

 

    В этой ситуации a(z)= 0.  Иначе говоря в проекции на ось  OZ  тело будет находиться в состоянии покоя.

 

     Принцип инерции гласит: любая изолированная точка может находиться в состоянии покоя или прямолинейного и равномерного движения до тех пор, пока приложенные силы или сила  не выведут её из этого состояния.

 

 Например: Церера имеет наклон плоскости орбиты к эклиптике i = 10.6 °, Паллада имеет наклон плоскости орбиты к эклиптике i = 34.8 °.  

 

Данное решение «Задачи 3-х тел» даёт ответ на вопрос «Почему наклонение плоскостей орбит астероидов больше чем i = 1.6 °?» и отражает физическую сущность процесса, т.н.  «Резонанса Козаи-Лидова».

 

 «Задача 3-х тел» - одна из задач небесной механики. Известно лишь несколько точных решений. Первые три решения были найдены Эйлером в 1767 году (так называемые «коллинеарные или линейные точки либрации»). Еще два решения были найдены Лагранжем в 1772 году (так называемые «треугольные точки либрации»).

 

Данное решение «Задачи 3-х тел», предложенное автором статьи  можно смело назвать «Шестым точным решением».

 

б. Наклон суточных осей вращения известных планет Солнечной системы.

 

Суточное вращение планет полностью вписывается в свойства гироскопа.

 

Если к оси быстровращающегося свободного гироскопа приложить пару сил (P-F)с моментом M=P·h (h-плечо силы), то (против ожидания) гироскоп начнёт дополнительно поворачиваться не вокруг оси х, перпендикулярной к плоскости пары, а вокруг оси у, лежащей в этой плоскости и перпендикулярной к собств. оси тела z. Это дополнит. движение называется прецессией. Прецессия гироскопа будет происходить по отношению к инерциальной системе отсчета (к осям, направленным на неподвижные звёзды) с угловой скоростью:

 

                                  ω = M / IΩ                                                                                                (10)

где I – момент инерции гироскопа относительно оси z, Ω - угловая скорость собств. вращения гироскопа относительно той же оси.

 

Соответственно если между осью момента М и осью вращения гироскопа z угол будет равен 0°, то прецессии не будет. Вектор угловой скорости определяется по правилу Жуковского. Скалярная величина напрямую зависит от Sin[M;Ω] .

Соответственно угол наклона суточных осей вращения планет Солнечной системы смело можно назвать углом прецессии.

Примечание. При существующей известной модели Солнечной системы наклоны суточных осей вращения имеют следующие значения: для Земли ε= 23.44°, для Марса ε=25.19°, для Юпитера ε= 3.13°, для Сатурна ε= 26.73°, для Урана ε= 97.7°, для Нептуна  ε=28.32°.

   Дополнительные расчёты (даже если создать некоторую абсурдную ситуацию, когда часть планет будет занимать постоянное максимальное северное склонение относительно плоскости эклиптики, а другая часть соответственно максимально южное склонение ) дадут следующие результаты: Земля будет иметь наклонение оси суточного вращения не более ε=4.1°, Марс не более ε=2.5°, чуть меньше будет с планетами-гигантами. Но по факту Уран практически лежит на боку.

 Вывод. Необходима гравитация массивного тела, имеющего значительное наклонение плоскости своей орбиты по отношению к эклиптики, для создания поворотного момента и соответственно прецессии.

Наклон оси суточного вращения Земли в 23.44°  обусловлен массивной планетой, которая находится во внутренней части Солнечной системы.

 

2.     Условия  видимости.

   Условия видимости, или, скорее невидимости в контексте «закона Бугера-Ламберта - Беера», может быть объяснено наличием массивного спутника.

   Вследствие сильного приливного ускорения пыль не оседает на поверхности  планеты и ее спутника, а всегда находится во взвешенном состоянии.  В результате, что вполне возможно, принимая во внимание «эффект потемнения к краю», это небесное тело может быть идентифицировано инфракрасными датчиками как астероид.

   Для реального уменьшения блеска на дополнительные + 25 m, концентрация пыли должна быть не менее 160000 частиц на кубический метр в объеме, сопоставимом с объемом объекта. (Минимальное расстояние до Земли около 1 АЕ).

Изначально солнечный свет поглощается пылью в около планетном пространстве, после чего отражённый свет поглощается этой же пылью.

Эффективность поглощения поглощающего слоя r зависит от оптической толщи, который включает в себя толщину поглощающего слоя r, концентрацию частиц n и размер частиц σ.

                 τ = σ · n · r                                                                                                                  (11)

               σ = π · ρ^2                                                                                                                    (12)

Если  ρ = 1 e − 5, 1  е − 4 cм, то σ = (5 − 8)e − 9 cм^2.

Закон Бугера – Ламберта - Беера гласит:

                 I(ν)=I_o(ν)e^[−τ(ν)]                                                                                                      (13)

Блеск звезды ослабевает на величину:

     ∆m=−2,5lg(E/Eo)=lge^[−τ(ν)]                                                                                                                                                                                                                                                                

Откуда можно легко вычислить концентрацию пыли:

               n= ∆m / σ · r                                                                                                                 (15)

Примечание: в этой ситуации для расчётов мы используем среднее значение альбедо планет-гигантов, равное 0. 333. Величина яркости заданного объекта в противостоянии (вблизи перигелия) должна быть без пыли – 5.5 m, -5.0 m.

      Небесная сфера, неоднократно была сканирована космическими обсерваториями. Однако по случайному совпадению Ближайшая Гигантская Планета находилась на отдаленном расстоянии от Солнца и Земли. Во время сканирования Akari, Ближайшая Гигантская Планета была от Земли на расстоянии не менее 3.85 АЕ и имело магнитуду блеска (не ярче) чем Magn V= + 22.1 m. Для IRAS: расстояние до Земли не менее 5.26 АЕ, величина блеска (не ярче) Magn V=  +22.8 m. Для ISO, WISE, Herschel: расстояние до Земли не менее 6.27 AЕ. Величина блеска (не ярче) Magn V=+ 23.2 m. Максимальная проницаемость WISE + 22.0 m.

 

      Соответственно методика поиска проста – поиск объекта, затмевающего звёзды, которые находятся в одной пласкости.

 

   

3.     Люки Кирквуда. Замедление движения астероидов.

 

 

   Объяснение, что люки Кирквуда, образованы  резонансом с орбитальным движением Юпитера («резонансы малого порядка») - неубедительно. Но по большому счёту данный резонанс лишь составная часть общего, комплексного орбитального резонанса – синхронизации движения объектов Солнечной системы.

 

  Разумнее предположить, что люки Кирквуда образовались в результате гравитационного захвата астероидов массивным телом и являются узлами орбиты.

 

     Соответственно нетрудно определить другие орбитальные параметры неизвестной массивной планеты Солнечной системы. Орбитальный период составит Р=3088.78 ± 5.4 суток, большая полуось а=4.1485 ± 0.003 АЕ. Суммарная прецессия составит около 36°, из которых на прецессию узлов 30.6°, на аномальную прецессию перигелия около 5.4° ( естественно с небольшой погрешностью), эксцентриситет е=0.534± 0.001 .

 

     Учитывая, что гравитационному захвату подвергается не только пыль, но и астероиды, то необходимо было найти объект-индикатор, орбитальные  параметры приблизительно соответствуют расчётным.

 

     В 2015 году был открыт астероид K15P00T / 2015PT, который был использован как объект-индикатор. Исходя из этого, были начаты наблюдения.

 

      Наблюдения показывают замедление неизвестного характера, которое может быть полностью классифицировано как дополнительные гравитационное возмущение от массивного небесного тела. Оценка дополнительных гравитационных возмущений 6. 36 ± 0. 95  e -8 м / сек^2. Наблюдаемые астероиды: A 170221, 42061, 11413, 08267, 20481, 06323, A 117927, 50059. Наблюдения были произведены в  Station de la Universidad de los Andes (University of the Andes station), код обсерватории (302). Наблюдения произведены в 2014 году.

 

     Впервые неизвестная планета и её спутник были обнаружены в ночь на 1 октября 2016 года. Метод поиска – транзит. Обсерватория Червишево (М90 Chervishevo).  

 

4.     Аномалия Пионеров. Эффект Ярковского. Аномальная прецессия перигелия Меркурия.

 

    Замедление  «Пионер-10», «Пионер-11» в 8,74 ± 1,33 е-10 м / сек^2 направлено к Солнцу. Вычислим следующее: на 01/01/1990 «Пионер-10» пересек точку афелия Плутона, который находится на расстоянии в 49,3 АЕ от Солнца.

 

     Замедление миссии «Кассини – Гюйгенс» оценивается в (26.7 ± 1.1) e-10 м / сек^2  и не может подтвердить или опровергнуть существование аномалий.

 

      Эффект Ярковского - это сила, действующая на небесное тело в пространстве, вызванное анизотропным излучением тепловых фотонов, в результате чего создаётся реактивный импульс и как следствие, небесное тело приобретает дополнительное ускорение (замедление).

 

   Относительно Солнца ускорение небесного тела  равно:

 

                    a = GM /R^2                                                                                                            (16)

   Количество энергии, излучаемой на единицу площади в секунду.

                    ε = L / 4πR^2                                                                                                           (17)

 

   Откуда возможно вывести зависимость ускорения, вызванного импульсом теплового излучения  от количества энергии:

 

           a(1)/a(2) = ε(1) / ε(2)                                                                                                        (18)

 

   На основании этого эффекта астероид Голевка (6489)  через 12 лет отклонился от траектории на 15 км. Из этих данных мы можем рассчитать ускорение, равное  2.09 е -13 м / сек^2. Среднее значение солнечного потока 218. 72 Вт / м² или 0. 31344 кал /см^2 · мин. «Аномалия Пионеров» имеет значение замедления в 8.74 ± 1.33 е-10 м / сек^2.

 

     Если предположить, что эта аномалия обусловлена температурными явлениями, принимая во внимание пропорции,  излучатель должен выдать количество энергии, излучаемой единичной поверхностью в секунду и равной по величине:

 

        ε = [8. 74e−10/2.09e−13]·218. 72 = 914 647. 27 Вт/м^2 или 1310.75 кал /см^2· мин.

 

А значит иметь температуру:

 

                    T = (ε/σ)^0,25                                                                                                          (19)

 

T = 2004 K,  где ε = 914 647. 27 Вт / м^2-энергия, σ = 5. 67e - 8 Вт / м^2 · K^4 -

постоянная Стефана- Больцмана.

 

Примечание: эффект Ярковского оценивается в диапазоне от 1 е- 15 м / сек^2 до 

1 e-12 м / сек^2. С такими данными, принимая во внимание пропорции «Аномалии Пионеров» и эффекта Ярковского, температура излучателя должна быть не менее 1335 K.

 

Вывод: на основе  элементарного термодинамического расчета установлено, что для генерации импульса, вызванный анизотропным излучением и дающий  результат замедления в 8.74 ± 1.33 е-10 м / сек^2, требуется излучатель, который нагревается до Т = 2004 К при аппроксимированном значении (но не менее 1335 К). Роль анизотропной эмиссии в «Аномалии Пионеров» сильно преувеличена.

 

 

Что касается аномальной прецессии перигелия Меркурия, то её необходимо рассматривать в контексте «Теории о возмущённом движении».

 

  Для этого используйте:

1. Формулу Саймона Ньюкомба.

2. Аномалию «Пионеров».

 

Для Меркурия:

 

              a = GM / r ^ (2 + k),                                                                                                      (20)

 

где k = 1,574 e-7 – модифицированный коэффициент Саймона Ньюкомба, а формула (20) заменяется следующей формулой           

a=[GM/r^2]+Σa(p),         (21)                                                                                                                                                                                                              

где Σ a (p) – сумма дополнительных возмущающих ускорений,

M - масса Солнца.

Σ a (p) =1,544 e-7 м / с ^ 2 (направление от Солнца) с расстояния 0,3871 АЕ. На "Пионеры" воздействует сила, дающая замедление а= 8,74 e-10 м / с ^ 2 с расстояния 46,2656 а.е. (направление к Солнцу).

 

Откуда можно вычислить, что существует возмущающее ускорение от тела массой 89,36 Земли, которое имеет орбиту с большой полуосью 3,6 а.е. (Исключая возмущение ускорения смещенной части центра масс Солнца.  Если учесть это возмущение,  то масса неизвестной планеты должна быть больше). Результат полученный с использованием ОТО – случайное совпадение.

 

Примечание: Эйнштейн никогда не утверждал, что ОТО была причиной аномальной прецессии перигелия Меркурия, во всяком случае все 43 угловые секунды на 100 лет).

 

5.      Условие устойчивости. Движение Солнца внутри Солнечной системы.

 

    Исходя из «Закона сохранения импульса», вращающаяся система устойчива, если центр масс, центр тяжести, центр вращения находятся в одной точке. В нашем случае данная точка совпадает с центральным телом, т.е. с Солнцем. Данная ситуация полностью гармонирует со всеми тремя Обобщёнными законами Кеплера.

   В некоторые публикациях  указывается, что Солнце имеет вращение относительно центра масс Солнце-Юпитер. Это ошибочное заявление. Доказать это не так сложно.   Для это достаточно решить геометрическую задачу, взяв для расчёта эфемериды планет Солнечной системы. Все фокусы сойдутся на Солнце.

   Другое обстоятельство, которое подтверждает ошибочность это движение Луны в контексте «Теории о возмущённом движении». Рассматривать движение Луны необходимо в Относительной (подвижной) системе координат. Каждые 206.6 суток (в среднем) перигей меняется местами с апогеем. Откуда максимальное смещение Солнца от физического центра масс, центра вращения, центра тяжести при известной и существующей модели Солнечной системы составит 5471 км ("спокойное Солнце").

Примечание. Теория движения Луны была разработана Эрнестом Уильямом Брауном. В этой теории, Браун использовал 1400 коэффициентов. В настоящее время, для расчета движения Луны использованы выражения с десятками тысяч коэффициентов. Их количество не ограничено, если требуется  более высокая точность. Но это статистическая теория.

    С учётом найденной массы неизвестной бинарной планетарной системы, движение Солнца необходимо рассматривать в контексте «Сложного движения точки». Расчёты дали следующие результаты  движения Солнца:

1.      Угловая скорость в базовой или «неподвижной» системе координат составляет n=3,93221 е-7 рад/сек;

2.      Угловая скорость в относительной или «подвижной» системе координат составляет n=2,68943 е-6 рад/сек.

 

Расчётный период Август 2015 – Октябрь 2024. Максимальная величина смещения центра масс Солнца от  физического центра масс, центра вращения, центра тяжести составит на 25 августа 2015 года -21500,0± δ км, 28 сентября 2015 года -24500,0 ± δ км, где δ возможная погрешность. 

 

Примечание. Детально смещение или амплитуду в каждой из систем координат предстоит вычислять в дальнейшем, после определения точных физических и орбитальных характеристик бинарной планетарной системы. Это лишь дело времени.

 

 

6.      Общие и дополнительные  выводы. Орбитальные и физические характеристики бинарной системы Фаэтон-Кикнос. Гипотезы.

 

Решено несколько нерешённых задач по физике:

1.      Аномалия «Пионеров» вызвана гравитацией массивного тела;

 

2.      Аномальная прецессия перигелия Меркурия обусловлена гравитацией массивного тела и движением Солнца в контексте «сложного движения точки»;

 

3.      Решена задача по определению механических причин резонанса Козаи-Лидова, показывающая физическую сущность процесса и надёжно определяющая наклонение плоскости орбиты неизвестной планеты.

 

 

4.      Найдена бинарная планетарная система Фаэтон-Кикнос, как недостающее звено Солнечной системы. Именно Фаэтон в своё время искал Генрих Ольберс.

 

5.      Закрыто условие устойчивости Солнечной системы как вращающейся системы. Поиски дополнительных массивных небесных тел обречены на провал, в частности т.н. Планеты Девять.

 

 

6.      Пояс астероидов является результатом космической катастрофы. В частности спутника Фаэтона Кикноса и Венеры.  Основание: Ретроградное суточное вращение Венеры. Считать, что пояс астероидов образовался в результате гравитационного воздействия Юпитера – слишком сомнительная идея. В поясе существует чётко сформированный сфероид Церера. Разрушение небесного тела может произойти только в случае гравитационного захвата тела и попадания тела в предел Роша. К тому же объекты пояса астероидов являются спутниками Солнца. Поэтому гипотеза о космической катастрофе представляется более достоверной.

 

7.      Сложное движение Солнца и бинарную планетарную систему Фаэтон-Кикнос необходимо учитывать при проектировании межпланетных полётов, а также для вычисления MOID(пересечение объектом орбиты Земли на минимальном расстоянии) в программе NEO (около земных объектов) и PHO(потенциально опасных объектов).

 

 

8.      Следует отметить, что кластеризация удалённых TNO’s имеет место быть. Но кластеризация не в строго дифференцированной области.

 

9.      Орбитальные параметры для бинарной планетарной системы Фаэтон-Кикнос:

 

Эпоха 8.367 сентября 2015.0 = 2457273.867 JDT (в перигелии)

Узел 193.30614°, Арг 142.46791°, Полуось а=4.1484455 , Эксц е=0.5338644, Период Р=8.449 лет.

Аномальная прецессия перигелия р(а)=6.67894 угл.сек в сутки;

Прецессия узлов р(n)=34.8088 угл.сек в сутки.

 

Физические параметры для бинарной планетарной системы Фаэтон-Кикнос:

Масса бинарной системы 6.468(±0.388) е+26 кг или 108.3±6.5 Масс Земли.

Диаметр Фаэтона 93750.0±250.0 км  (с пылью);

Диаметр Кикноса 37500.0±250.0 км  (с пылью);

Плотность вещества 2500-2900 кг на кубический метр.

Расчётная концентрация пыли – не менее 160000 частиц на кубический метр.

Пропорции масс 16.67 : 1.

Максимальный радиус поиска и обнаружения не более 1.0 градуса.  [1]

 

 Дополнительные расчёты  дали более уточнённые орбитальные параметры:

 Полуось а=4.146532,Эксц е=0.53421.Отклонение по прецессиям не более 0.3 угл сек.

 

Необходимо подтверждение. [1]

 

Ссылки.

1.      Координаты: https://search-for-near-giant-planet.blogspot.com/2021/02/calculated-ephemeris-for-near-giant.html

2.      Дагаев. М.М., Демин В.Г., Климишин И.А., Чаругин В.М., Астрономия.: Просвещение, 1983. - 384. - ISBN 1-11-1

3.       John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto, Slava G. Turyshev. Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11.

4.       http://www.minorplanetcenter.net/mpec/K15/K15P20.html

5.       Support for the Thermal Origin of the Pioneer Anomaly.

6.      Anomalous Orbital-Energy Changes Observed during Spacecraft Flybys of Earth.

7.      Direct Detection of the Yarkovsky Effect by Radar Ranging to Asteroid 6489 Golevka.