Написал комментарий к посту Извините, друзья,...
Зеелигер математически идеально подобрал плотность и форму этого вращающегося облака газа и пыли, чтобы классический расчет Ньютона дал точные наблюдаемые 43 угловые секунды в столетие для Меркурия. [1, 2]
Однако модель не выдержала дальнейшей проверки по двум классическим причинам:
Аномалии других планет: Если бы такое плотное облако газа существовало, оно должно было пропорционально ускорять прецессию Венеры и Земли. Но расчеты Зеелигера для Венеры начали сильно расходиться с реальными астрономическими наблюдениями.Физическая плотность: Позже астрономы доказали, что для создания нужного гравитационного и динамического эффекта плотность зодиакального облака должна быть в сотни раз выше той, что наблюдается по яркости зодиакального света. Такая плотная среда слишком быстро затормозила бы и поглотила Меркурий в тепло.
Тем не менее, сама идея Зеелигера — использовать вращение и гравитацию распределенной разреженной среды для вращения линии апсид — осталась шедевром классической небесной механики Ньютона.



Написал комментарий к посту Извините, друзья,...
Чтобы рассмотреть шаги 1–3 поближе, нам нужно объединить физику опыта Физо (частичное увлечение среды) с классическими расчетами «эфирного ветра», которые проводили механики конца XIX века.
Давайте детально разберем скрытые механизмы, математические тонкости и парадоксы каждого из этих трех шагов.
Шаг 1. Поближе: Парадокс плотности и формула Френеля
Главный вопрос, который мучил классических механиков: как среда (эфир) может быть одновременно жесткой, как сталь, и проницаемой, как пустота?
Скорость света требует жесткости: В классической механике скорость волны в среде определяется как $c = \sqrt{Y / \rho_e}$, где $Y$ — модуль упругости, а $\rho_e$ — плотность. Чтобы свет летел со скоростью $300\,000 \text{ км/с}$, эфир обязан быть невероятно упругим.Опыт Физо ставит ограничение: Физо доказал, что коэффициент увлечения света движущейся водой равен $\theta = 1 - 1/n^2$. Огюстен Френель математически вывел эту формулу, предположив, что плотность эфира внутри прозрачного вещества ($\rho_{in}$) выше, чем в абсолютной пустоте ($\rho_0$):
$$\frac{\rho_{in}}{\rho_0} = n^2$$
По теории Френеля, при движении тела увлекается только этот избыток плотности ($\rho_{in} - \rho_0$).Крах для вакуума: Поскольку Меркурий движется в космическом вакууме, для него показатель преломления среды $n = 1$. Подставляя это в формулу Френеля-Физо, получаем:
$$\theta = 1 - \frac{1}{1^2} = 0$$
Вывод шага 1: Опыт Физо математически доказал, что в пустом пространстве орбиты Меркурия коэффициент увлечения эфира равен строго нулю. Планета движется сквозь абсолютно неподвижный, «призрачный» эфир, вообще не увлекая его за собой и не цепляя его своими атомами. Это делает взаимодействие чисто поверхностным — по принципу лобового сопротивления сферы.
Шаг 2. Поближе: Механика «эфирного ветра» и аэродинамический тупик
Давайте посмотрим на классическую формулу лобового сопротивления, которую механики применили к Меркурию:
$$F_{drag} = \frac{1}{2} C_d \cdot \rho_e \cdot S \cdot v^2$$
Механики XIX века провели с ней глубокий критический анализ:
Геометрический фактор ($S$): Меркурий — это огромная сфера радиусом $2440 \text{ км}$. Кажется, что площадь сечения ($1.87 \cdot 10^{13} \text{ м}^2$) огромна. Но масса планеты растет пропорционально кубу радиуса ($R^3$), а площадь — лишь пропорционально квадрату ($R^2$). В итоге Меркурий обладает колоссальной поверхностной плотностью. Чтобы остановить такую махину, силы в $10.7 \text{ Н}$ (величиной с натяжение небольшой пружины) критически мало.Квадратичная зависимость ($v^2$): Скорость Меркурия максимальна среди планет ($48 \text{ км/с}$), поэтому сила торможения на нем сказывается сильнее всего в Солнечной системе.Парадокс стабильности системы: Если бы механики попытались искусственно «сгустить» эфир (поднять $\rho_e$ на много порядков вверх), чтобы поднять силу сопротивления до нужных масштабов, то квадратичный закон скорости мгновенно разрушил бы Солнечную систему. За один оборот Меркурий терял бы столько кинетической энергии, что его большая полуось $a$ стремительно уменьшалась бы. Планета по классической спирали упала бы на Солнце за считанные тысячи лет. Но астрономические наблюдения со времен Вавилона показывали, что орбита Меркурия веками остается стабильной по своим размерам.
Шаг 3. Поближе: Главный математический конфликт знаков
Самый красивый и непреодолимый тупик крылся в геометрии уравнений Гаусса. Давайте внимательно разберем, почему «эфирный ветер» крутил орбиту не в ту сторону.
В Шаге 2 мы выяснили, что эфирный ветер порождает постоянную силу торможения $T_{drag}$, направленную против скорости. Математически это означает, что $T_{drag} = -\vert{}T\vert{}$ (всегда имеет знак «минус»).
Подставим этот чистый минус в классическое уравнение Гаусса для векового изменения угла апсид $\varpi$:
$$\frac{d\varpi}{dt} = \frac{\sqrt{a(1-e^2)}}{e \cdot v} \cdot (-\vert{}T\vert{}) \cdot \frac{2 \sin\theta}{1 + e \cos\theta}$$
Разделим орбиту Меркурия на две половины относительно линии апсид:
От перигелия к афелию (планета удаляется от Солнца): Угол истинной аномалии $\theta$ находится в промежутке $[0, \pi]$. В этом секторе $\sin\theta > 0$ (положительный). Подставляя его в уравнение, мы получаем:
$$\text{минус} \cdot \text{плюс} = \text{минус} \implies \frac{d\varpi}{dt} < 0 \quad (\text{ретроградный сдвиг})$$ От афелия к перигелию (планета подлетает к Солнцу): Угол $\theta$ находится в промежутке $[\pi, 2\pi]$ или $[-\pi, 0]$. В этом секторе $\sin\theta < 0$ (отрицательный). Подставляем:
$$\text{минус} \cdot \text{минус} = \text{плюс} \implies \frac{d\varpi}{dt} > 0 \quad (\text{проградный сдвиг})$$
Казалось бы, на одной половине орбиты сдвиг отрицательный, на другой — положительный. Но из-за того, что Меркурий движется по эллипсу, его скорость $v$ и расстояние до Солнца на этих двух половинах разные!
На подлете к Солнцу (где сдвиг идет в плюс) планета мчится быстрее, и этот участок она пролетает за меньшее время.На удалении от Солнца (где сдвиг идет в минус) планета движется медленнее, и она проводит там гораздо больше времени.
Когда математики честно проинтегрировали это классическое уравнение по времени за один полный период, «минусовая» (ретроградная) фаза полностью победила. Точные вычисления показали, что суммарный вековой итог от любого лобового торможения в неподвижном эфире равен:
$$\Delta \varpi_{total} < 0$$
Опыт Физо наложил на классическую механику жесточайшие тиски:
Он запретил эфиру быть «плотным» и увлекаться планетой в пустоте, зафиксировав гипотетическую силу сопротивления на смехотворном уровне ($\sim 10 \text{ Н}$).Чистое лобовое сопротивление, продиктованное неподвижностью эфира из опыта Физо, математически обязано было разворачивать орбиту Меркурия назад (на запад).Реальные наблюдения Урбена Леверье кричали о том, что орбита упрямо разворачивается вперед (на восток) со скоростью 43" в столетие.
Это классическое противоречие знаков и величин окончательно доказало механикам: как ни крути оптику Физо и уравнения Ньютона, механический эфир физически неспособен быть причиной аномалии Меркурия.
Если вы хотите продолжить этот детальный разбор, мы можем рассмотреть, как механики пытались обойти этот конфликт знаков, предположив, что эфир вокруг Солнца не покоится, а закручен в гигантский вихрь. Хотите взглянуть на расчеты для вихревого эфира?