Скорость світла щодо землі

Скорость світла щодо землі

Матвеев Вадим Николаевич

Показано, що швидкість світла щодо Землі залежить від напрямку його поширення.

Эйнштейновская синхронізація годин полягає в довільному, як було зазначено Ейнштейном [1], допущенні про рівність швидкості світла протилежних напрямах, і на експериментальних даних про сталості середньої швидкості світла по дорозі «туди, й назад » .

Все раніше проведені експерименти для вимірювання швидкості світла здійснювалися шляхом її виміру з допомогою одних єдиних годин по подвоєному відстані між приемопередающим пристроєм і відображає дзеркалом й часово поширення сигналу шляху до дзеркала і навпаки.

Пуанкаре, Рейхенбах, Тяпкин, Бриллюэн[2−5] і ще відзначали, що тільки вимір швидкості світла шляхом использовния пари попередньо синхронізованих в точках Проте й У простору годин дала б швидкість світла одному напрямку — з точки На точку У. Решта методи, навіть, як засвідчило Карлів [4], метод аcтрономических спостережень, використаний Ремером, дають середнє швидкості світла протилежних напрямах.

Однако для синхронізації двох просторово рознесених годин треба зазначити ту саму швидкість світла напрямі від точки, А до точки У, якою і необхідно виміряти.

Рассматривая эйнштейновский метод синхронізації, Бриллюэн [5] писав: «Це є довільним і навіть метафізичним. Його не можна довести чи спростувати експериментально; воно стверджує, що сигнали, що ширяться зі Сходу захід і із Заходу Схід, мають рівні швидкості, тоді як досвід Майкельсона дозволяє виміряти лише середнє арифметичне цих двох швидкостей. Вочевидь, що маємо тут несподіваного і непроверяемой гіпотезою. «.

То, що ця гіпотеза непроверяема у суворо інерціальних системах відліку, очевидно, слід вважати правильним. Правильно і те, що розмістивши, приміром, одні годинник ніяких звань Москви, інші Сході цього міста, не можна виміряти швидкість світла із Заходу Схід Москви без попередньої синхронізації годин.

Но випливає з цього, що швидкість світла із Заходу Схід (чи навпаки) не можна виміряти взагалі?

То, що таке вимір можливо, й він потребує попереднього синхронізації двох просторово рознесених годин, показують такі думки.

Представим собі, що поблизу міста Кіто на екваторі встановлено короткохвильовий радіолокатор, отправляющий вузькоспрямовану сигнал на Схід. Уявімо також, що у всій лінії екватора встановлено безліч відбивачів в такий спосіб, будь-які сусідні відбивачі перебувають у відстані прямий видимості друг від друга. Нехай відбивачі в такий спосіб відхиляють излученный в Кіто радіолокаційний сигнал, що він, розсідаючись на ламаної лінії поблизу Землі, обходить Землю по екватору і повертається до радиолокатору Кіто із західного боку.

Зная довжину ламаної, через яку поширюється радіолокаційний сигнал, та палестинці час, яке знадобилося сигналу у тому, аби пристойно оминути Землю, оператор РЛС може расчитать швидкість поширення сигналу, огибающего Землю зі Сходу захід чи напрямку. Те, що це швидкості будуть різні, й які від постійної З, показують такі думки.

Давайте подумки помістимо в найвіддаленіші від Землі точку уявлюваного осі обертання Землі стороннього невращающегося спостерігача, нерухомого щодо центру маси Землі та що розглядає обертове під нами проти годинниковий стрілки північне півкуля Землі, подумки відстежуючи поширення сигналу,.

В системі відліку стороннього спостерігача швидкість світла, поширюваного по ламаної у просторі, дорівнює фундаментальної постійної З. Якби Земля не спілкувалась, то сигналу для огибания гіпотетично невращающейся Землі потрібно було час, однакову довжині ламаної, що охоплює Землю по екватору, діленої на постійну З.

Но Земля обертається!

Когда сигнал повернеться вихідну точку простору стороннього спостерігача, радіолокатор міста Кіто переміститься приблизно 62 метри Схід і прибулому із Заходу сигналу знадобиться додаткового часу, однакову двом десятимільйонним секунди, повернення до локатору.

Если оператор розгорне антену на 180 градусів і направить сигнал у Західному напрямі, то сигналу потребуватиме дві десятимиллионные секунди менше часу у тому, аби пристойно оминути Землю і повернутися до радиолокатору, адже час обльоту сигналом Землі радіолокатор зміститься на 62 м Схід і прибулому зі Сходу сигналу вийде покривати ці 62 метри. Затримка сигналу є ефект першого порядку стосовно величині v/С, де v — лінійна швидкість поверхні обертовою Землі, і велика по порівнянню з релятивістськими ефектами другого порядку дрібниці.

В разі одночасного випромінювання імпульсів локатором в протилежних напрямах — Схід і захід, оминули Землю і повернулися до радиолокатору імпульси витратять це час повернуться до радиолокатору у різний час. Різниця часів повернення імпульсу дорівнюватиме приблизно чотирьом десятимільйонним секунди. Цей ефект щодо справи є ефектом Саньяка [6], які у оптичних гіроскопах [7].

Если оператор відправить сигнал Схід і забезпечить який прийшов із Заходу сигналу можливість позначитися від допоміжного відбивача локатора в інший бік і, після проходження зворотного шляху, повернутися до локатору зі Сходу, то час, необхідне подвійного «кругосвітнього подорожі» сигналу спочатку з заходу Схід, а після відображення зі Сходу захід, мало відрізняється від часу, яке сигнал витратив для подібного подорожі навколо гіпотетично невращающейся Землі. І тут вимір швидкості світла по дорозі туди, й назад дала б значення, по меншою мірою, з точністю до величини другого порядку однакову фундаментальної постійної З.

Зная екваторіальну швидкість світла із Заходу Схід або/та в у напрямі, можна синхронізувати будь-яку пару чи безліч годин, розташованих на екваторі.

В цьому випадку годинник виявляються синхронизированными в такий спосіб, що цей сторонній спостерігач «бачить» однакові показання різних годин, що у різних точках екватора. Якщо земні експериментатори спробують синхронізувати яку або пару екваторіальних годин методом Ейнштейна, вважаючи, що швидкість світла із Заходу Схід з точністю дорівнює постійної З, всі вони зіштовхнуться із серйозними проблемами.

Во-первых, синхронізовані в такий спосіб годинник, перебувають у цілком рівних умовах, будь-якої миті часу даватимуть різні показання сторонньому спостерігачеві у вищезгаданій точці земної осі. По-друге, обравши, наприклад, в ролі опорного часу показання годин на Кіто і послідовно синхронизируя кожну пару сусідніх годин, земні спостерігачі переходячи від однієї пари годин в іншу, повернуться до вихідну точку до опорним годинах Кіто і знайдуть, що опорні годин у Кіто йдуть несинхронно самі з собою, причому «несинхронність «становить ті ж самі дві десятимиллионные секунди.

Синхронизация ж годинників із урахуванням нерівності швидкостей світла із Заходу Схід і зі Сходу на захід дає хоча б результат, як і синхронізація годин по синхронизирующему сигналу, излученному стороннім спостерігачем з крапки над уявлюваного осі обертання Землі в усі точки екватора. Свідчення годин, синхронізованих з урахуванням нерівності швидкостей туди, й назад, сприймаються стороннім спостерігачем як однакові.

Синхронизация годин лежить на поверхні Землі описаним методом користь відсутності конвенційної складової швидкістю світла, про що йдеться, наприклад, в [8−9]. Швидкість світла щодо поверхні невращающегося в світовому просторі кульового об'єкта за всіма напрямами однакова, на обертових ж кульових об'єктах швидкість світла щодо їх поверхонь залежить від напрямку поширення світла, але це є не конвенціональним, а фізичним фактом.

Вопрос синхронізації стає цікавіший, якщо Землю подумки замінити гігантським кільцем як завгодно великого діаметра, у якому розташовані приемник/излучатель і системи відбивачів. І тут, при заданої лінійної швидкості v кільця і яким завгодно малої кутовий швидкості обертання кільця, відхилення швидкості поширення сигналу у одному з напрямів від постійної З у першому наближенні виявиться рівним v.

Если уявити, що у дотичній до кільцю зі швидкістю, рівної лінійної швидкості кільця, летить инерциальная лабораторія, яка за як завгодно великому діаметрі кільця протягом як завгодно великого часу виявляється поруч із близрасположенным ділянкою кільця, протягом цього часу ділянку кільця та лабораторія виявляються практично нерухомими друг від друга. Якщо швидкість поширення сигналу щодо одного напрямі щодо ділянки кільця відрізняється від З, чому швидкість тієї самої сигналу (у тому напрямі) щодо инерциальной лабораторії неодмінно можна вважати рівної постійної З?

Список литературы

А. Ейнштейн. Збори наукової праці. Т.I. М., Наука, 1965, з. 7−137, 558−559.

Poincare H. Sur la dynamique de l «elektron. C.R. Acad. Scien. Paris, 1905, v. 140, p. 1504.

А.А. Тяпкин. Успіхи фізичних наук. 1972, 106, з. 617−659.

L. Karlov. Australian journal of physics. 23, 1970, p. 243−253.

Л. Бриллюэн. Новий погляд на теорію відносності. М., Світ, 1972, з. 100.

Г. Б. Малыкин. Успіхи фізичних наук. 2000, тому 170, № 12, з. 1325−1349.

Волоконно-оптические гіроскопи. internet .

В.Н. Матвєєв. У третє тисячоліття без фізичної відносності? М., ЧеРо, 2000.

В.Н. Матвєєв. Самовільні припущення, і вимір швидкості світла одному напрямі.

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.