А = (0.5 км/сек.)/1000 км/сек. = 0.0005 радиан = 1.7 угловых минут.
В ряде задач такой незначительной методической погрешностью можно пренебречь и не учитывать вращение Земли вокруг своей оси при определении местоположения движущегося объекта.
Вместе с тем, в информации о линейной скорости Земли при ее вращении вокруг собственной оси, содержится подсказка о широте, на которой находится движущийся объект. Поэтому, при решении навигационной задачи, целесообразнее произвести учет движения Земли вокруг своей оси. Нам осталось рассмотреть орбитальное движение спутников вокруг тяготеющей массы, например, Земли.
Нас по-прежнему будет интересовать вектор линейной скорости спутника. Такой вектор является весьма информативным фактором при определении плоскостных параметров орбиты спутника. Расположен он в плоскости орбиты касательно к траектории спутника. Для круговых и эллиптических орбит вокруг Земли, величина такого вектора скорости спутника варьируется в пределах от 7.2 км/сек. и выше. Если удастся вычленить такой вектор и характер его изменения во времени из суммарного вектора скорости рассмотренных ранее движущихся объектов (галактики, Солнца вокруг центра галактики, Земли вокруг Солнца), то получим информативную измеряемую величину при решении автономной навигационной задачи для спутников. Итак, осталась самая малость: научиться измерять и строить на поверхности Земли (или на подлодках под водой, или на космических аппаратах) суммарный вектор скоростей перемещения галактики, Земли и Солнца. Так сказать, вопреки принципу относительности Маха, Эйнштейна, Галилея.
3. Неподвижная сетка. Ошибочное овеществление пространства и времени
В работах Исаака Ньютона употребляются такие выражения, как, неподвижная сетка, неподвижная решетка. Что в эти понятия вкладывал великий Ньютон? Он считал, что абсолютным фоном любого движения является пространство. Его пространство было подобно миллиметровке с системой координат, и любое движение происходило как бы на фоне такой решетки. Абсолютное пространство по собственной природе его и безотносительно к чему бы то ни было внешнему, всегда остается однородным и неподвижным. Исаак Ньютон. 1687 год.
Австрийский философ и физик, Эрнст Мах, однако, не был согласен с Ньютоном. В конце 19-го века он утверждал, что говорить о движении физического тела можно только в том случае, когда движение фиксируется, наблюдается и измеряется относительно другого физического тела, но не решетки. Что решетка (или сетка Ньютона) это некий абстрактный вымысел, что за ним не стоит ничего материального. В какой-то степени, Мах был прав. Поскольку Ньютон не обнаружил, не указал на нечто материальное, создающее неподвижную сетку или неподвижную решетку.
Мах и не собирался искать некий материальный объект, пригодный к рассмотрению в качестве неподвижной сетки или неподвижной решетки. Мах полагал, что, поскольку мяч и во Франции, и в Австралии катится по земле одинаково, то пространственная решетка штука бессмысленная. Единственное, что может влиять на то, как катится мяч, это притяжение. Ребенка, катающегося на карусели, притягивают к себе далекие звезды. Это и есть принцип Маха, гласящий, что масса, находящаяся там, влияет на инерцию здесь. Словосочетание принцип Маха придумал Альберт Эйнштейн.
Инерция, название которой происходит от латинского слова лень, сообщает нам о том, насколько трудно сдвинуть какое-либо тело. Объект, обладающий большой инерцией, сопротивляется попыткам привести его в движение или изменить такое движение.
Итальянский астроном Галилео Галилей еще в 17-ом веке выдвинул принцип инерции: если тело оставить в покое и не прилагать к нему никаких сил, его состояние останется неизменным. Если тело движется, то оно и продолжит двигаться с той же скоростью и в том же направлении. Если покоится, то и продолжит покоиться. Ньютон усовершенствовал эту идею, обратив ее в первый закон Ньютона: Тела движутся по прямой линии с постоянной скоростью, пока на них не подействует сила, меняющая их скорость и (или) направление движения.
Заметим, что в первом законе Ньютона нет упоминания слова покой, хотя в его работах понятие покой подразумевается. Он утверждал, что неподвижные тела остаются в состоянии покоя, пока и поскольку к ним не приложить силу. После приложения силы, тело начинает двигаться ускоренно, в соответствии со вторым законом Ньютона. По окончании действия силы, тело движется с постоянной скоростью в неизменном направлении.
Покой относителен. Лошадь вместе с телегой могут стоять на месте и никуда не двигаться относительно того дерева или этого столба. То есть, относительно столба или дерева лошадь с телегой находятся в состоянии покоя. Но мы знаем, что и столб, и лошадь с телегой мчатся по просторам вселенной со скоростью 1000 км/сек. Поскольку наша галактика куда-то летит приблизительно с такой же скоростью. Строго говоря, покоя не существует, ибо во вселенной все галактики пребывают в непрерывном движении. Слово покой имеет смысл употреблять только в одном случае при рассмотрении движения относительно неподвижной в пространстве решетки или сетки, которые нам еще предстоит обнаружить.
Могли ли Галилей и Ньютон что-то знать о стремительном перемещении галактики в пространстве? Вряд ли. В те далекие времена Коперник только только провозгласил гелиоцентричную систему движения планет. Джордано Бруно объявил о множественности миров. Что, дескать, звезды, которые мы наблюдаем в небе, это не звезды, а целые миры, сотворенные Всевышним. Что стало с Джордано Бруно мы знаем. Такая же участь ждала и Галилея, который всего лишь признал систему Коперника. Говорить, что Галилей, да и Ньютон тоже, знали слишком много о движении галактик, весьма сомнительно. Идею о множественности галактик во вселенной сумел подтвердить Эдвин Хаббл. В 1925 году.
Сформулированная принципом Маха идея относительного движения в противопоставление движению абсолютному, вдохновляла многих физиков, и в особенности Альберта Эйнштейна, который положил мысль об относительности любого движения в основу своих теорий относительности специальной и общей. Овеществив при этом две наиболее значимые характеристики (или два свойства) движущейся материи пространство и время. Он не только овеществил эти две характеристики движущейся материи, но и объединил их в один пространственно-временной континуум, способный производить силовое воздействие на движущие объекты. Или обеспечивать притяжение таких объектов друг к другу. Дескать, за счет искривления пространственно-временного континуума. Правда, Эйнштейн не рассказал, что там и каким образом искривляется, и за счет чего происходит силовое, гравитационное притяжение. Но это и не важно. Главное, что мировое научное сообщество надолго проглотило такое миропонимание. Чуть позже мы вернемся к его подробному рассмотрению.
4. Опыты Майкельсона Морли
Прежде чем приступить к обнаружению материального воплощения неподвижной в пространстве сетки или решетки, мы обязаны рассмотреть известный науке эксперимент Майкельсона-Морли. В конце 19-го века считалось, что вокруг Земли существует светоносный эфир, который наполняет вселенную и служит средой, в которой распространяется свет и другие электромагнитные волны. Альберт Майкельсон (18521931) и Генри Морли (18381923) решили совместно провести эксперимент, призванный раз и навсегда доказать, что светоносный эфир реально существует.
Майкельсон и Морли использовали интерферометр оптический измерительный прибор, в котором луч света расщепляется надвое полупрозрачным зеркалом (стеклянная пластина посеребрена с одной стороны ровно настолько, чтобы частично пропускать поступающие на нее световые лучи, а частично отражать их). В итоге луч расщепляется, и два когерентных луча расходятся под прямым углом друг к другу, после чего отражаются от двух равноудаленных зеркал-отражателей, и возвращаются на полупрозрачное зеркало. Результирующий пучок света позволяет наблюдать интерференционную картину и выявлять малейшее запаздывание одного луча относительно другого. Весь прибор был помещен на подушку из жидкой ртути, он был настолько чувствителен, что легко регистрировал движение проезжающих мимо конных экипажей. Изобрел такой интерферометр Альберт Майкельсон.
По замыслу Майкельсона и Морли, Земля проходит через светоносный эфир, поток которого определенно направлен в пространстве, и по мере вращения Земли вокруг Солнца, Земля вместе с интерферометром Майкельсона должна двигаться либо против эфирного ветра, либо сопутствовать потоку эфирного ветра. При этом Майкельсон и Морли надеялись обнаружить десинхронизацию двух когерентных лучей в интерферометре и связать такую десинхронизацию с наличием эфирного ветра.
В течение нескольких лет Майкельсон и Морли проводили свои измерения в любых пространственных направлениях и в любое время года. Светоносный эфир не обнаруживался. При этом они установили, что скорость света (эксперимент позволял им измерять скорость света) не изменяется при измерениях в любых направлениях и в любое время. Разочарованные отрицательным результатом (целью эксперимента являлось обнаружение светоносного эфира), экспериментаторы не слишком сильно задумались над тем, почему скорость света не зависит от движения Земли? Почему не работает принцип сложения скоростей? В соответствии с таким принципом Галилея, скорость света должна была сложиться со скоростью вращения Земли. Эксперимент показывал, что такого сложения не происходит.
Почему скорость света всегда постоянна и не зависит от движения материальных носителей источников света?
Но самый главный вопрос, на который в первую очередь следовало получить ответ, относительно чего скорость света в вакууме равна 299792458 метров в секунду? Скорость света это вектор. А любой вектор имеет три параметра или атрибута: направление, величину или модуль и точку отсчета вектора (начало вектора). С направлением все понятно куда запустили луч света, туда он и летит. Причем исключительно прямолинейно. О так называемом гравитационном отклонении луча от прямолинейности, чуть позже. Величина или модуль скорости света всегда постоянна и указана в этом абзаце. Что касается начала вектора скорости света, то, очевидно, что речь может идти только о точке испускания луча света.
5. Неподвижная сетка это точки испускания лучей света
Отвечая на вопрос: относительно чего скорость света равна 299792458 метров в секунду (в вакууме), ответ очевиден относительно точки испускания луча света. Если мы имеем дело с несколькими лучами света, каждый из которых испущен из своей точки испускания, и при этом каждый из лучей света имеет одну и ту же скорость, то напрашивается очевидный вывод: все точки испускания лучей света неподвижны друг относительно друга в мировом пространстве. Другими словами, все точки испускания лучей света, когда-либо и где-либо испущенные во вселенной, неподвижны друг относительно друга и образуют неподвижную сетку. Она и является материальным воплощением неподвижной сетки, о которой говорил Исаак Ньютон и которую не желали обнаруживать сторонники принципа относительности: Эрнст Мах, Альберт Эйнштейн и другие.
В этой связи, примечателен мысленный эксперимент Эйнштейна, над которым он размышлял длительное время. Суть такого мысленного эксперимента.
Летит мальчик, скорость которого равна скорости света. Рядом с мальчиком и параллельно его траектории полета летит первый луч света, естественно со скоростью света. Мальчик достает из кармана фонарик и запускает вперед параллельно первому лучу второй луч света.
Вопрос: как будет двигаться второй луч, с учетом того, что мальчик тоже летит со скоростью света? Физика ответа чрезвычайно проста. Когда мальчик с помощью фонарика запустил второй луч, точка испускания этого второго луча замерла на месте в мировом пространстве. Точно так же замерла в мировом пространстве точка испускания первого луча, но чуть раньше испускания второго луча.
Обе точки испускания лучей образовали в мировом пространстве неподвижный друг относительно друга дуэт. Относительно которого скорость каждого из лучей равна скорости света. А как быть с мальчиком? Никак. Как говорил Владимир Путин: мухи отдельно, котлеты отдельно. Мальчик полетел дальше, и обоим лучам до него нет никакого дела. Лучи света образуют свой мир или свое пространство (в момент их испускания до этого их просто не существует), а материальные объекты свое. И у каждого такого мира или пространства свои правила поведения. Например, для мира материальных (вещественных) объектов справедливо правило сложения скоростей таких различных объектов, разработанное Галилеем. Для мира световых лучей скорость света одна и та же для любого луча, которая возникает мгновенно в момент испускания луча. А мальчика (из мысленного эксперимента Эйнштейна) необходимо долго и нудно разгонять до скорости, близкой к скорости света. При этом мальчик обязательно должен пройти фазу ускоренного разгона.
Эйнштейн заносчиво отзывался об эксперименте Майкельсона в союзе с Морли, дескать, для создания теории относительности, Эйнштейн не нуждался в результатах такого эксперимента. А зря. Практика, практический эксперимент, а не мыслительные эксперименты является критерием истины. Эксперимент Майкельсона-Морли в те времена был, пожалуй, единственным практическим экспериментом, который показал, что скорость света никак не связана с движением вещественных объектов. Отнесись Эйнштейн более серьезно к эксперименту Майкельсона-Морли, то, может быть, он бы не стал слишком сильно абсолютизировать принцип относительности Маха. И, может быть, даже обнаружил неподвижную сетку точек испускания света, а, сомнительная теория относительности, так и не появилась бы на свет божий. Жаль, что Майкельсон и Морли, проводя свой знаменитый эксперимент, прошли мимо обнаружения неподвижной в пространстве сетки точек испускания света.
К вопросу: может ли мальчик из мысленного эксперимента Эйнштейна лететь со скоростью, превышающей скорость света? Такая постановка вопроса не понятна. Как только свет испустился, ему исключительно безразличны мальчики, верблюды, мотоциклы, ракеты, на которых перемещается источник света. Уже через 3.335 наносекунд свет будет находиться на расстоянии 1 метр от источника света, и куда в дальнейшем уедет источник света на верблюде, мотоцикле, ракете или на мальчике из мыслительного эксперимента Эйнштейна никак не отразится на свете. Через одну секунду свет улетит от точки испускания света на 299792458 метров и уж тем более, ни мальчики с верблюдами и ракетами не окажут никакого воздействия на свет, ни свет не окажет никакого воздействия на мальчиков с верблюдами и ракетами. Тогда не понятно, почему специалисты по теории относительности все время пытаются объединить рассмотрение движений мальчиков, верблюдов, ракет и перемещение света.