Gravitačné sledovanie polohy Mesiaca

Autor: Andrej Madáč | 6.8.2015 o 5:02 | Karma článku: 4,03 | Prečítané:  904x

V roku 2002 bol realizovaný experiment, ktorého cieľom je „gravitačné“ sledovanie polohy Mesiaca počas rotácie Zeme okolo svojej osi.

Princíp experimentu spočíva v zázname pohybu voľne zaveseného závažia. Ako ukázali namerané dáta kyvadlo koná počas pohybu Zeme periodické pohyby. Očakával sa fázový posun medzi optickou a gravitačnou polohou Mesiaca. Po 13 rokoch merania sa očakávaný fázový posun podarilo zaznamenať. Nebol to však fázový posun medzi optickou a gravitačnou polohou Mesiaca, ale Slnka!

Popis experimentu

Schéma kyvadla je na obr. 1. Kyvadlo je zavesené v dvoch bodoch. Na meranie boli použité dve kyvadlá, ktoré sa pohybujú v dvoch na seba kolmých rovinách: (Východ - Západ) a (Sever – Juh). Do roku 2013 bol použitý indukčný snímač polohy. Bol dostatočne presný a pre záznam denných periód pohybu kyvadla vyhovoval. Pre záznam ročných periód pohybu kyvadla bol z technických príčin nepoužiteľný.

Obr.1 Schéma kyvadla

V roku 2013 sme nahradili indukčný snímač polohy kyvadla moderným snímacím systémom TONIC od firmy Renishaw http://www.renishaw.com/en/tonic-rgsz-linear-encoder--10187. Ide o inkrementálny optický snímač, ktorý zaznamenáva zmenu polohy voči pozlátenej páskovej stupnici s rozlíšením 20 nanometrov. Snímač T1000-30A zaznamenáva zmenu polohy kyvadla s presnosťou 0,1 mikrometra.  

Namerané priebehy pohybu kyvadla sú prístupné On Line na stránke :
http://kyvadlo-backup.fei.tuke.sk. Priebehy sa zobrazujú s hodinovým oneskorením.

Ovládanie grafu: Web stránka po otvorení zobrazuje pohyb kyvadla v rovine JUH-SEVER počas posledných troch hodín. Výber  kyvadla sa aktivuje kliknutím na odpovedajúcu kartu SOUTH alebo EAST. Dobu zobrazenia priebehu kyvadla možno meniť výberom z okna (last 3 hours) 3, 6, 12 hodín, jeden deň, týždeň, mesiac alebo rok. Existuje aj možnosť výberu dátumu začiatku a konca doby pohybu kyvadla, alebo jednoducho klikom a potiahnutím myšky. Pre detailne zobrazenie priebehov z minulosti napr. zemetrasení budú od septembra 2015 na stiahnutie originálne dáta so záznamom polôh kyvadla.

Zemepisná poloha merania: 48°38'11.11" Severne, 21°17'57.17" Východne.

Namerané priebehy

Napriek tomu, že sú kyvadlá umiestnené tri metre pod úrovňou zeme (kruhová diera o priemere 1 meter), mimo stavebných objektov a mestskej aglomerácie, ich pohyb ovplyvňujú aj miestne meteorologické podmienky a zemetrasenia. Teplota uzavretého a izolovaného prostredia pod úrovňou zeme je počas roka 13 ± 3°C. Z analýzy nameraných priebehov vyplýva, že vplyv týchto zmien teploty na pohyb kyvadiel nie je významný.

Na obr. 2 je ukážka vplyvu zemetrasenia na pohyb kyvadla. Išlo o zemetrasenie zo  14. októbra 2014 v Salvadore M7.3 2014-10-14 03:51:34 (UTC). Oneskorenie vlnenia zemskej kôry v mieste merania voči času zemetrasenia je niekoľko minút. Zaznamenali sme aj iné zemetrasenia, napr. v Japonsku, Pakistane, Thajsku, Chile, Nepále a pod.

Obr. 2  Ukážka pohybu kyvadla pri zemetrasení v Salvadore – vpravo detail záznamu

Denné periódy

Predpokladal sa periodický pohyb kyvadiel s extrémami závislými od polohy Mesiaca vzhľadom k miestu merania. Na obr. 3 je priebeh dennej periódy dráhy oboch kyvadiel zo dňa 4. marca 2015. Na obrázku vľavo (rovina VÝCHOD – ZÁPAD ) nadobúda  kyvadlo extrémne polohy o 9.00 a 21.00 hod (UTC +2.00).  Na obrázku vpravo (rovina JUH-SEVER) nadobúda kyvadlo viac ako dva extrémy.

Obr. 3 Denné periódy pohybu kyvadiel: 4. marec 2015

Treba poznamenať, že denné periódy pohybu kyvadiel nie sú výrazné počas celého roka. Na obrázkoch 4 až 7 sú uvedené vybrané priebehy denných periód. Na jednoznačné určenie príčin týchto priebehov budú potrebné súčasne prebiehajúce merania na severnej a  južnej pologuli, na rovníku prípadne aj na póloch Zeme.

Obr. 4  Pohyb kyvadiel v dobe od 1.3 do 13.3.2015
Denné periódy sú zreteľné iba v rovine VÝCHOD – ZÁPAD

Obr. 5  Denné periódy pohybu kyvadiel v dobe od 19.3 do 25.3.2015
(20.3. 2015 – Chýbajúca denná perióda v mieste merania)

Na obr. 5 (dva dni po čiastočnom zatmení Slnka v mieste merania) je u oboch kyvadiel zreteľne vidieť chýbajúcu dennú periódu pohybu (označenú kružnicou). Je to náhoda alebo ide o jav "gravitačného zatmenia"? V takom prípade ide o fázový posun  medzi gravitačnou a optickou polohou Mesiaca?

Obr. 6  Pohyb kyvadiel v dobe od 3.7 do 6.7.2015

Na obr. 6 sú denné periódy v rovine JUH-SEVER zreteľné, v rovine VÝCHOD-ZÁPAD to tak nie je.

Mesačné periódy

Mesačné periódy sú pozorovateľné na priebehu pohybu kyvadiel počas celého roka. Na obr. 7 je priebeh pohybu kyvadla v rovine VÝCHOD – ZÁPAD (1.11.2014 do 20.7.2015). Je zrejmé, že „zvlnenie“ priebehu je spôsobené výsledným pôsobením gravitácie Slnka a Mesiaca. Do grafu sú pre lepšiu orientáciu umiestnené značky fázy mesiaca. Ako je vidieť, fázy mesiaca a periódy pohybu kyvadla sa  väčšinou neprekrývajú.

Obr. 7 Priebeh  pohybu kyvadla v rovine Východ -  Západ od 1. 11. 2014 do 20. 7. 2015

Z hľadiska nového poznania sú zaujímavé úseky 1,2,3,4 na obr. 7. Ide o relatívne rovnomerný jednosmerný pohyb kyvadla bez ohľadu na rotáciu Zeme. Tieto úseky predstavujú rastúci resp. klesajúci výsledný gravitačný účinok Slnka a Mesiaca na pohyb kyvadla.  Na obr. 8 je zobrazený priebeh pohybu kyvadla v úseku 1 pre obidve kyvadlá.

Obr. 8  Jednosmerný pohyb kyvadiel od 23.11 do 3.12 2014
(rýchlosť pohybu 20 mm/deň v smere Západ, resp. 10 mm/deň v smere Juh)

Ročné periódy

Vzhľadom na technické problémy nemáme zatiaľ plynulý záznam pohybu kyvadla počas celého roka. Na obr. 12 je priebeh pohybu kyvadla v dobe od 1. 11. 2014 do 22.7. 2015 v rovine VÝCHOD – ZÁPAD. Modrá prerušovaná krivka znázorňuje strednú hodnotu pohybu kyvadla. Extrémnu strednú hodnotu polohu dosiahlo kyvadlo približne 30. januára 2015

Obr. 9 Časť ročnej periódy pohybu kyvadla v smere Východ - Západ

Na obr. 10 je okrem priebehu obežnej vzdialenosti Zeme od Slnka v jednotkách AU zakreslená aj priemerná dráha pohybu kyvadla v rovine VÝCHOD – ZÁPAD. Čiarkovaná krivka znázorňuje predpokladanú dráhu pohybu kyvadla do konca roku 2015. Nula na stupnici pre výchylku kyvadla znamená hodnotu na začiatku merania v novembri 2014.

Obr. 10 Porovnanie pohybu kyvadla (Východ-Zapad) a obežného pohybu Zeme okolo Slnka

Z obrázku je jasne vidieť fázový posun pohybu kyvadla (približne 28 dní) vzhľadom ku obežnému pohybu Zeme. Príčiny nameraného fázového posunu pohybu kyvadla v tomto momente nekomentujeme.

Záver

Súčasné poznanie vo fyzike nedokáže vysvetliť príčiny nameraných priebehov pohybu kyvadiel. Preto je cieľom článku hľadanie partnerov, ktorí budú ochotní a schopní zopakovať experiment na iných zemepisných miestach Zeme. Ideálne by boli súčasne prebiehajúce merania na v severných a južných zemepisných šírkach, na rovníku prípadne aj na póloch. Získanie priebehov pohybu kyvadla z týchto miest na povrchu Zeme a ich porovnanie umožní jednoznačné určenie príčin nameraných priebehov kyvadiel. Záujemcom o zopakovanie experimentu radi poskytneme podrobné informácie potrebné pre jeho realizáciu.

P.S. Výsledky experimentu uverejňujeme na blogu, pretože renomované astronomické časopisy (naše aj zahraničné) prijímajú články iba od profesionálnych fyzikov a matematikov. Očakávame, že reakcie na článok budú nielen negatívne aj pozitívne. Veríme, že sa nájde dosť čitateľov so slobodnou mysľou, ktorí neodmietnu objektívne výsledky experimentu, ktoré sú naviac voľne prístupné na webe.

Analýza nameraných dát bola podkladom pre článok: "Príspevok ku poznaniu gravitácie a zotrvačnosti hmoty",  ktorý je možne stiahnuť na stránke:

http://kyvadlo-backup.fei.tuke.sk

 

 

 

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

SVET

Výbuchy po futbalovom zápase v Istanbule zabili 29 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.


Už ste čítali?