4.4. Второй вариант проявления ускорения Кориолиса. Относительная скорость направлена вдоль окружности, перпендикулярно радиусу вращающейся системы

Второй вариант классического ускорения Кориолиса, которое якобы проявляется при перпендикулярном радиусу поворотном движении, описан, например, в упомянутой выше работе Матвеева А. Н. «Механика и теория относительности» 3—е издание, Москва, «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2003г. (см. фотокопию в главе 4.1). На странице (404) Матвеев пишет:

«В случае движения точки перпендикулярно радиусу, т.е. по окружности, относительная скорость (v_отн. = ω_отн. * r), а угловая скорость вращения точки в неподвижной системе координат (ω + ω_отн.), где ω – угловая скорость вращающейся системы координат. Для абсолютного ускорения получаем следующее выражение:

а_абс. = (ω + ω_отн.) ² * r = ω ² r + ω_отн. ² * r +2 * ω * ω_отн. * r (66.6)»

Матвеев утверждает, что первый член выражения (66.6) – (ω^{2 *} r) определяет непосредственно переносное ускорение, второй член (ω_отн.² * r) определяет относительное ускорение, а третий член (2 * ω * ω_отн. * r) выражения (66.6) с классической точки зрения и представляет собой ускорение Кориолиса.

Надо полагать, что в общем случае переносное и относительное движения, как при радиальном, так и при перпендикулярном радиусу относительном движении могут быть как равномерными, так и переменными. В последнем случае задача определения силы и ускорения Кориолиса значительно усложняется, т.к. появляется необходимость учитывать мгновенные значения радиуса и угловой скорости. Поэтому классическая физика рассматривает частный случай поворотного движения, в котором для упрощения вывода формулы силы и ускорения Кориолиса переносное и относительное движения считаются постоянными.

Затем, якобы переходя к мгновенным, а по сути, к средним значениям параметров переносного и относительного движения, классическая физика распространяет полученные теоретические зависимости на общий случай проявления ускорения Кориолиса. Например, поясняя переносное ускорение при выводе ускорения Кориолиса «простым вычислением», (см. фотокопию выше, стр. 405, ф. 66.14) Матвеев подчёркивает, что речь в его выводе идет только о равномерном вращении:

«Таким образом, переносное ускорение является центростремительным (напомним, что угловая скорость вращения считается постоянной)».

Ранее в отношении формулы (66.6) на странице (404) Матвеев так же утверждает:

«Все ускорения в (66.6) направлены на центр вращения».

Это означает, что все составные вращения, которые появляются в формуле разложения центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел, представляют собой равномерные вращательные движения. Следовательно, во втором варианте речь у Матвеева идёт исключительно только о равномерном вращательном движении, в котором, прежде всего именно с классической точки зрения, нет и не может быть никакого ускорения Кориолиса. Следовательно, называть два центростремительных ускорения (2 * ω * ω_отн. * r = 2 * ω * V_отн.) ускорениями Кориолиса, по меньшей мере, некорректно.

В нашей модели равномерного вращательного движения центростремительное ускорение представляет собой академическую величину, в которой обобщены все ускорения, проявляющиеся на микроуровне в пределах одного цикла формирования сложного по своей реальной физической структуре вращательного движения. Однако на уровне его обобщённой кинематики центростремительное ускорение в классической физике всегда считалось ускорением единого элементарного движения с элементарным линейным центростремительным ускорением. Но в составе элементарного ускорения элементарного движения нет, и не может быть никаких составных частей. На то оно и элементарное движение.

Причём, как это ни странно для классической физики, ускорения Кориолиса по второму варианту в равномерном вращательном движении нет и на микроуровне. Как показано в главе (3) преобразование величины линейной скорости по направлению на микроуровне равномерного вращательного движения осуществляется в соответствии с механизмом отражения, который неразрывно связан с радиальным движением. Поэтому в равномерном вращательном движении на микроуровне присутствует ускорение Кориолиса только по первому варианту при радиальном относительном движении.

Тело может двигаться относительно центра вращения непосредственно с абсолютной линейной скоростью (Va) или через промежуточные звенья в виде вращающихся со своей переносной скоростью (Vе) круговых направляющих. Тогда абсолютное вращение (Vа) может быть достигнуто в виде суммы скоростей всех направляющих и самого тела. Однако сколько бы ни было промежуточных звеньев все они обеспечивают единую связь конечного тела с центром вращения (единое связующее тело), единую центростремительную силу для конечного тела и его единое центростремительное ускорение.

Рис. 4.4.1

Для человечка, изображённого на рисунке (4.4.1) нет никаких других вращений кроме его собственного абсолютного вращения с абсолютной линейной окружной скоростью (Vа) и с абсолютным центростремительным ускорением (a_абс = а_цс). Он не может расслоиться на разные вращения (ω ^2 * r), (ω_отн. ² * r), а так же на два неких промежуточных вращения (2 * ω * ω_отн. * r), которые якобы связывают два первых вращения и считаются в классической физике ускорением Кориолиса. И тем более на бесконечное множество вращений и поворотных движений с бесконечным множеством ускорений Кориолиса в случае множества промежуточных звеньев.

Пока все скорости ещё невелики, то связующим телом вращающегося с абсолютной скоростью человечка является совокупность всех механически связанных между собой при помощи тяготения промежуточных звеньев Земля – тележка – человечек. Однако когда сумма скоростей (Vе) и (V_отн.), т.е. абсолютная скорость человечка (Vа) достигнет величины первой космической скорости, человечек отрывается от тележки и соответственно от Земли. При этом механическая связь всех промежуточных звеньев теряет свой физический смысл.

Остаётся только единая гравитационная связь человечка с центром вращения, которая обеспечивала абсолютное движение и на до космических скоростях. Следовательно, в единой связи (единое связующее тело) не имеют физического смысла и ускорения всех придуманных классической физикой гипотетических Кориолисов, как нет их и в обычном равномерном вращательном движении без промежуточных звеньев.

Выведенному на орбиту спутнику нет никакого дела до скорости вращения Земли, которая, безусловно, помогает ракете носителю достичь первой космической скорости на этапе выведения спутника на орбиту. Но и после её достижения и потери спутником механической связи с Землёй его центростремительное ускорение не перестанет быть центростремительным ускорением и не изменится, даже если вращение Земли вдруг гипотетическим образом остановится и даже если Земля вдруг начнёт вращаться в обратную сторону. Это означает, что никакого ускорения Кориолиса в составе центростремительного ускорения нет!

В классической физике существует излюбленный прием пояснения сущности физических явлений с точки зрения субъективных наблюдателей, находящихся в той или иной системе отсчета. Пусть, например, по внутренней или внешней поверхности равномерно вращающегося цилиндра равномерно движется закрытая капсула. С точки зрения наблюдателя находящегося в капсуле, абсолютно не важно, с какой относительной скоростью его капсула движется относительно поверхности цилиндра и с какой переносной скоростью вращается сам цилиндр. Он просто не видит этих промежуточных звеньев. А ощущает он только одно абсолютное центростремительное ускорение в виде своего увеличившегося веса.

Никакими доступными наблюдателю в капсуле способами, он не сможет определить на какие составные части технически и абстрактно математически может быть разделено его абсолютное равномерное вращение. О техническом расслоении абсолютного вращения может знать только внешний наблюдатель. Однако и он, поразмыслив, легко придет к выводу, что физическая сущность установившегося равномерного вращательного движения не зависит от того, каким способом оно достигнуто. А вот наблюдатель, движущейся в такой же закрытой капсуле вдоль радиуса переносного вращения без труда различит постоянное ускорение Кориолиса и изменяющееся центростремительное ускорение.

Следовательно, по логике классических же наблюдателей ускорение Кориолиса должно возникать только при радиальном относительном движении. Никакого ускорения Кориолиса в центростремительном ускорении равномерного вращательного движения нет, и не может быть в принципе. В противном случае классической физике придётся пересмотреть свои взгляды, как на центростремительное ускорение равномерного вращательного движения, так и на ускорение Кориолиса.

Это совершенно разные явления природы, которые не могут иметь одинаковый физический смысл и одинаковое название, даже, несмотря на то, что, как показано в главе 4.1 в физических механизмах их формирования есть однотипные физические элементы в виде элементарных отражений. Даже из одинаковых кирпичей могут быть сложены совершенно разные здания.

Как известно, при относительном движении вдоль оси вращающейся системы ускорение Кориолиса не проявляется, поскольку соседние точки траектории имеют одинаковую скорость, как по величине, так и по направлению. С этим трудно не согласиться. Но не менее трудно не согласиться и с тем, что при относительном движении, перпендикулярном радиусу все соседние точки на абсолютной круговой траектории также имеют одинаковую по абсолютной величине линейную скорость. Изменяется только её направление. Однако изменение направления линейной скорости происходит исключительно только с центростремительным ускорением, о чём, не задумываясь ни на секунду, вам скажет каждый школьник!

Следовательно, при относительном движении, перпендикулярном радиусу ускорение Кориолиса, так же как и в случае линейного движения, осуществляющегося вдоль оси вращающейся системы, не проявляется.

Разложение центростремительного ускорения по формуле квадрата суммы двух чисел носит абстрактный характер, не имеющий реального физического аналога, т.к. в реальной действительности в абсолютном вращении ничего кроме абсолютной линейной скорости не вращается. При этом все промежуточные звенья, если они есть, вращаются со своими абсолютными центростремительными ускорениями. При этом выражение (2 * ω * ω_отн. * r) отражает промежуточную связь между соседними вращающимися звеньями. Причём в отличие от реального ускорения Кориолиса по первому варианту в нашей версии «двойка» в выражении (2 * ω * ω_отн. * r) вполне законна. Она доводит до реального физического аналога абсолютное вращение. Выражение (2 * ω * ω_отн.