Почему изменяется астрономическая единица?

[Dayan]

Это мы не проходили
http://www.lenta.ru/articles/2009/07/30/spooky/

Постепенное увеличение длины астрономической единицы
Астрономическая единица (а.е.) - одна из единиц измерения длины для космических расстояний. А.е. соответствует среднему расстоянию между центрами масс Земли и Солнца, которое примерно равно большой полуоси земной орбиты. В километрах а.е. составляет 149597870. Современные методы позволили установить это значение с точностью до трех метров, или до 2х10-11 процента.
Авторы работы проанализировали данные измерений значения а.е. и заключили, что ежегодно этот параметр увеличивается приблизительно на 15 сантиметров. Наблюдаемый эффект можно было бы объяснить увеличением массы Солнца (значение а.е. связано с солнечной массой). Однако такое объяснение противоречит всем нашим знаниям о звездах. С течением времени светила могут только терять массу, выжигая свое водородное "топливо". Значит, каждый год Солнце должно поглощать около 1х1018 килограммов, что эквивалентно одной Луне или 40 тысячам средних комет. Маловероятно, чтобы ученые не замечали такую обильную трапезу прямо у себя под носом.

Написано, что астрономическая единица каждый год увеличивается на 15 см. Объяснением может служить (согласно статье) увеличение массы Солнца. А по-моему, если бы масса Солнца увеличивалась, то расстояние от Земли до Солнца сокращалось бы. Ну а так все правильно - масса Солнца уменьшается из-за термоядерных реакций, значит АЕ увеличивается. Вообще, странные у них выводы.

[Птыц]

To Dayan
Чтобы снять непонимание посмотрите, как определена астрономическая единица: http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1976_French.pdf (на 9-ой странице).
Оригинальный текст статьи -- http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0907/0907.2469v1.pdf, страницы 4-6 про увеличение AU.

[Dayan]

To Dayan
Чтобы снять непонимание посмотрите, как определена астрономическая единица: http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1976_French.pdf (на 9-ой странице).
Оригинальный текст статьи -- http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0907/0907.2469v1.pdf, страницы 4-6 про увеличение AU.

Pdf у меня из-за сбоя не открывается (видимо вирус на компе), разбираться нет времени. Расскажите в двух словах про объяснение этого загадочного феномена. По логике должно быть так: Солнце теряет массу, значит орбиты планет должны расширяться, а не "при увеличении массы Солнца АЕ увеличивается". Ведь для увеличения орбиты планеты нужна энергия. Откуда, спрашивается, берется эта энергия, если масса добавляется Солнцу?

[Птыц]

Расскажите в двух словах про объяснение этого загадочного феномена.

По пробую в двух словах. Если не получится -- спрашивайте еще.

Астрономическая единица (AU) определяется следующим образом: это радиус круговой орбиты пробного тела пренебрежимо малой массы вокруг Солнца, такой что угловая скорость вращения пробного тела равна константе, называемой гравитационной константой Гаусса. Гравитационная константа Гаусса (обозначается k) в точности равна 0.017 202 098 95. Расстояние в астрономических единицах обозначается A.

Таким образом, длина астрономической единицы не связана с расстоянием от Земли до Солнца. И AU является единицей длины. Единицей времени является день, а единицей массы -- масса Солнца.

На самом деле, k приблизительно равно угловой скорости вращения Земли вокруг Солнца (т.е. 2*π/365.2425), а 1 AU примерно равно длине большой полуоси орбиты Земли.

Из закона Ньютона получаем: GM_s=k²A³, где G -- гравитационная постоянная и M_s -- масса Солнца. Отсюда видно, что увеличение массы Солнца ведет к увеличению AU. (Но не расстояния от Земли до Солнца! -- оно должно уменьшаться!)

В статье приводятся результаты статистического метода обработки 27-летних результатов измерений расстояния Земля-Марс по радарным данным и данным обработки сигналов автоматических станций. Полученные значения изменения AU -- 2.7-2.9 см/год. Это говорит, что выводы статьи 2004 года об изменении AU со скоростью 15±4 см/год не являются невозможными.

Отмечу, что AU меряется с точностью 3 м.
Увеличение массы не составляет 1 Луны в год. В статье написано: спутник диаметром 140 км и плотностью 2 г/см³.

Ну, и собственно говоря, это противоречит убеждению, что AU должно уменьшатся за счет потери Солнцем массы на излучение. За счет излучения AU должно было бы уменьшаться на 0.34 см/год.

И еще. Увеличение AU должно приводить к уменьшению больших полуосей орбит планет и уменьшению периодов обращения.

[Dayan]

Расскажите в двух словах про объяснение этого загадочного феномена.

По пробую в двух словах. Если не получится -- спрашивайте еще.
И еще. Увеличение AU должно приводить к уменьшению больших полуосей орбит планет и уменьшению периодов обращения.

Спасибо за изложение!
Вот последнюю фразу рассмотрим поподробнее - период обращения планеты увеличивается, значит Солнце теряет массу, а не приобретает. Мы знаем, что так как сумма масс внутренних планет и Земли пренебрежимо мала в сравнении с массой Солнца, следовательно астрономическая единица (АЕ) не сильно различается с большой полуосью орбиты Земли (значительно меньше 1%).
Но, у авторов статьи получается, что если бы по каким-то причинам масса Солнца равномерно увеличивалась, то АЕ увеличивалась бы, а большая полуось орбиты становилась меньше. Тогда ситуация становится странной и возникает вопрос: может ли расхождение между АЕ и БПО продолжаться бесконечно? Ответ очевидно будет таким: чем больше величина отношения массы Солнца к массе Земли, тем меньше должно быть расхождение между АЕ и БПО, а не наоборот!
Дело вот в чем: на самом деле, если бы масса Солнца росла, то угловая скорость вращения пробного тела по орбите тоже бы выросла, т.е. гравитационная константа Гаусса перестала бы быть константой, а АЕ уменьшилась бы, но пропорционально корню кубическому от массы. Простой пример: для других планет гравитационная константа Гаусса своя! Или еще пример: в системе другой звезды, где есть планета со средним расстоянием, скажем, в точности равным 1 АЕ, угловая скорость обращения планеты по орбите будет зависеть от массы звезды.

[arduan]

 Составлен список необъяснимых явлений http://www.lenta.ru/articles/2009/07/30/spooky/

[Птыц]

Если есть желание продолжать обсуждение топика об увеличении АЕ, я могу отделить эти сообщения на новую тему. Что Вы говорите, господа, или всё уже сказано?

Карен, выделите, пожалуйста, в отдельную тему.
To Dayan, вечером отвечу.

[Karen]

Карен, выделите, пожалуйста, в отдельную тему.

Сделано.

[Птыц]

Карен, выделите, пожалуйста, в отдельную тему.

Сделано.

Спасибо

[Птыц]

To Dayan: то ли я плохо изложил, то ли я вас не понял
Попробую пояснить снова и прибегну к аналогиям (несколько утрированным ).

В свое время 1 метр был определен как 1/40-миллионная часть меридиана, на котором стоит Париж. Но такое определение было непрактичным. Точность изменения длины меридиана можно было повысить, но это означало полный пересмотр остальных значений длины. Поэтому 1 метр был определен как длина бруска, хранящегося в палате мер и весов. А если точность измерения Земли повышалась, то изменялась не единица длины, а размеры Земли (выраженные в длинах бруска).

Примерно то же, как я помню, было и в астрономии. Исходно, 1 AU -- большая полуось земной орбиты. Но точность определения массы Земли повышалась, повышалась точность определения секунды и т.д. В результате AU начинал плавать. Соответственно нужен был пересмотр всех значений длины в солнечной системе. Поэтому 1 AU был в 1976 г. определен, как я указал раньше. А гауссова гравитационная постоянная (k) стала константой и не может быть уточнена далее. Вместо уточнения k требуется уточнение большой полуоси орбиты Земли.

При этом, заметьте, мы определили "астрономический метр". И к "земному метру" он никакого отношения не имеет. А k одинаково для любой планеты солнечной системы. И закон Ньютона (пренебрегая массой планеты) записывается как r³ω²=k². Естественно, он может быть записан и без пренебрежения массами планет (в асторономии их выражают в долях массы Солнца).

Естественно, выражение "астрономического метра" в "земных" было сначала очень приблизительным (меряли параллакс). Но с развитием радарных методов наблюдения точность удалось существенно повысить. Тогда и возникло "точное" выражение AU в метрах.

Но астрономия -- во многом наблюдательная наука. Поэтому в астрономии существует несколько систем астрономических постоянных. Некоторые из них (например система Ньюкома) имеют больше историческое значение. Несколько других используются сейчас параллельно. С четырьмя из них можно ознакомиться на странице ГАИШ. Самое важное! Среди систем нельзя выделить "лучшую". В цитированной статье использовалась DE405.

Далее, орбита любой планеты слишком "гуляет" из-за гравитационных возмущений. Поэтому нельзя сказать, что большая полуось орбиты Марса уменьшилась на 1 м за 10 лет, но можно сказать, что астрономическая единица увеличилась на 70±46 см за 10 лет (цифры произвольные).

Поэтому при бесконечном возрастании массы Солнца AU будет стремиться к бесконечности, а большая полуось любой планеты -- к нулю ("в земных метрах"). Возрастание массы Солнца приводит к "растягиванию" "астрономического метра". А большая полуось уменьшается не только в "астрономических" (за счет растягивания линейки), но и в "земных метрах" (за счет возростания массы Солнца).

Где-то так. Самое главное: k -- константа

[ivanij]

1 метр был определен как длина бруска, хранящегося в палате мер и весов.

 Ну что вы....  Давно уж метр так не определяется. Есть естественный эталон метра, основанный на постоянстве скорости света. Стало быть изменение А.Е. будет только следствием изменения этой мировой константы. 

[Klapaucius]

гауссова гравитационная постоянная (k) стала константой и не может быть уточнена далее. Вместо уточнения k требуется уточнение большой полуоси орбиты Земли.

Где-то так.  Самое главное: k -- константа

Значит ли всё это, что например, измеряя "обычную" гравитационную постоянную, которая приближённо равна квадрату гауссовой, мы должны признать следующее (?):
Гравитационная постоянная меняется со временем.
По-моему это очевидный вывод. Ведь G в отличие от k не задана, а измеряется.

1 метр был определен как длина бруска, хранящегося в палате мер и весов.

 Ну что вы....  Давно уж метр так не определяется. Есть естественный эталон метра, основанный на постоянстве скорости света. Стало быть изменение А.Е. будет только следствием изменения этой мировой константы. 

Не будет, константы не меняются. Никогда. Они только могут перестать быть константами, как тот же парижский метр. Астрономическая единица к метру (определённому через скорость света, до того тем более) жёстко не привязана. Хотя например 149597870000 метров или какая-то другая близкая величина была бы некоторым решением.

[Птыц]

1 метр был определен как длина бруска, хранящегося в палате мер и весов.

 Ну что вы....  Давно уж метр так не определяется. Есть естественный эталон метра, основанный на постоянстве скорости света. Стало быть изменение А.Е. будет только следствием изменения этой мировой константы. 

Это была иллюстрация Утрированная аналогия, что надо выбирать в качестве константы.
Но "естественный эталон метра" никак не связан с AU. Как я писал, AU определена на 9-ой странице документа.

[Птыц]

Значит ли всё это, что например, измеряя "обычную" гравитационную постоянную, которая приближённо равна квадрату гауссовой, мы должны признать следующее (?):
Гравитационная постоянная меняется со временем.
По-моему это очевидный вывод. Ведь G в отличие от k не задана, а измеряется.

Точность измерения G настолько мала, что мы пока ничего (в экспериментальном плане) не можем о ней сказать.
И, опять же, GMs=k²

1 метр был определен как длина бруска, хранящегося в палате мер и весов.

 Ну что вы....  Давно уж метр так не определяется. Есть естественный эталон метра, основанный на постоянстве скорости света. Стало быть изменение А.Е. будет только следствием изменения этой мировой константы. 

Не будет, константы не меняются. Никогда. Они только могут перестать быть константами, как тот же парижский метр. Астрономическая единица к метру (определённому через скорость света, до того тем более) жёстко не привязана. Хотя например 149597870000 метров или какая-то другая близкая величина была бы некоторым решением.

Вы абсолютно правы. Если вычисления верны, то изменятся могут (IMHO) либо G, либо M_s. Либо это вообще неучтенные эффекты измерений.
AU трудно зафиксировать в метрах. Например для разных систем астрономических постоянных соотношение между AU и метром разное. И вряд ли можно сказать, что где-то оно принципиально хуже. Ведь система должна быть самосогласованной. А на таком уровне точности AU, его изменение может влечь за собой различие в массах планет. Вот значения AU, пересчитанные в километры:
DE200 -- 149597870.66
IERS 1992 -- 149597870.610
DE403 -- 149597870.691
DE405/LE405 -- 149597870.691

[KBOB]

Тут дано объяснение пролетной аномалии на основе нового понятия dynamical 3-space.
http://www.ptep-online.com/index_files/2008/PP-14-02.PDF

[ivanij]

Тут дано объяснение пролетной аномалии на основе нового понятия dynamical 3-space.
http://www.ptep-online.com/index_files/2008/PP-14-02.PDF

 Но здесь про т.н. "эффект Пионеров". Разве это как-то связано с изменением А.Е.? А, может быть, всё проще и изменение астрономической единицы связано с тем, что Земля отдаляется от Солнца в результате такого же "раскручивания", как и Луна отдаляется от Земли? Сутки увеличиваются, радиус орбиты луна также и через 50000 лет Луна отдалится от Земли на геостационарную орбиту. Может ли такое произойти с Землёй по отношению к Солнцу?

[KBOB]

Тут дано объяснение пролетной аномалии на основе нового понятия dynamical 3-space.
http://www.ptep-online.com/index_files/2008/PP-14-02.PDF

 Но здесь про т.н. "эффект Пионеров". Разве это как-то связано с изменением А.Е.? А, может быть, всё проще и изменение астрономической единицы связано с тем, что Земля отдаляется от Солнца в результате такого же "раскручивания", как и Луна отдаляется от Земли? Сутки увеличиваются, радиус орбиты луна также и через 50000 лет Луна отдалится от Земли на геостационарную орбиту. Может ли такое произойти с Землёй по отношению к Солнцу?

Вы не поняли статью.

If the AU is really increasing with time, the planetary orbits by definition (Eq. 2.1) are shrinking and their periods are getting shorter, such that their
mean orbital longitudes are increasing quadratically with t, the major effect that can be measured with the Earth-Mars ranging data.

[ivanij]

Вы не поняли статью.

 Наверное. Попробую разобраться внимательнее. 

[Klapaucius]

Хорошо. А звёздный год, его изменения можно измерить? Неважно потом, как привязывать его к единицам длины или изменению массы Солнца, гравитационной постоянной. 15 см. в год это вроде порядка 1 сек в столетие (на скорую руку прикинул)? Наверное нельзя пока. Если он увеличивается, то можно сказать что Земля удаляется. Другие предположения в этом случае довольно экзотичны.

[ivanij]

Хорошо. А звёздный год, его изменения можно измерить? Неважно потом, как привязывать его к единицам длины или изменению массы Солнца, гравитационной постоянной. 15 см. в год это вроде порядка 1 сек в столетие (на скорую руку прикинул)? Наверное нельзя пока. Если он увеличивается, то можно сказать что Земля удаляется. Другие предположения в этом случае довольно экзотичны.

 Мне тоже кажется, что не стоит слишком усложнять. Хотя, повторяю, в статье не разобрался, честно признаюсь. И величина эталона в данном случае, как  Klapaucius отмечает не так уж важна.