Аномалии маятников и гравиметров во время солнечных затмений

Введение

Предполагаемое аномальное поведение маятников и гравиметров

Эффект Аллаи — это предполагаемое аномальное поведение маятников или гравиметров, которое, как сообщается, иногда наблюдается во время солнечного затмения. Впервые эффект был зафиксирован как аномальная прецессия плоскости колебаний маятника Фуко во время солнечного затмения 30 июня 1954 года Морисом Аллаи, французским ученым-эрудитом, впоследствии удостоенным Нобелевской премии по экономике. Аллаи сообщил о повторном наблюдении эффекта во время солнечного затмения 2 октября 1959 года, используя параконический маятник, который он изобрел. За это исследование он получил премию Галабера Французского астрономического общества в 1959 году и стал лауреатом Фонда исследований гравитации США за свою работу о гравитации, опубликованную в 1959 году. Достоверность эффекта Аллаи остаётся предметом споров в научном сообществе, поскольку его проверка на протяжении более пяти десятилетий наблюдений часто давала противоречивые или неоднозначные результаты.

Аномальные результаты

Румынский физик Георге Джевердан и др. наблюдали эффект Алле и так называемый эффект Джевердана Русу Антонеску, или эффект Джевердана (т.е. изменение периода колебания маятника во время затмения), наблюдая за маятником Фуко во время солнечного затмения 15 февраля 1961 года. Авторы выдвинули две гипотезы относительно своих наблюдений: во время затмения Луна оказывает экранирующее воздействие на гравитационное притяжение Солнца, в результате чего притяжение Земли косвенно увеличивается, явление, которое также можно изучать при помощи приливов. Если гипотеза об экранирующем воздействии неверна, другое объяснение может заключаться в том, что изменение гравитации Земли может рассматриваться как результат дифракции гравитационных волн. Эрвин Саксл и Милдред Аллен также сообщили о сильных аномальных изменениях периода торсионного маятника во время солнечного затмения 7 марта 1970 года и заключили, что "теория гравитации нуждается в модификации". Доктор Леонид Савров из Астрономического института Штернберга построил специальный параконический маятник для проверки эффекта Алле во время солнечного затмения 11 июля 1991 года в Мексике и затмения 3 ноября 1994 года в Бразилии. Хотя он не смог наблюдать утверждение Алле о суточной периодичности движения параконического маятника, он, тем не менее, написал: "Наиболее интересным результатом экспериментов в Мексике и Бразилии является увеличение скорости вращения плоскости колебания маятника в направлении эффекта Фуко во время затмения. Похоже, что мы имеем дело с неким особым эффектом". Различные другие эксперименты, в которых вместо маятников использовались атомные часы и гравиметры, также зафиксировали значительные аномальные гравитационные эффекты, которые нельзя объяснить ни приливным воздействием, ни дрейфом гравиметров, ни высокочастотным шумом, обладающим специфическими закономерностями. Эти эксперименты проводились разными группами во время солнечных затмений в Китае в 1992 году, Индии в 1995 году и Китае в 1997 году. Результаты, подтверждающие наблюдение эффектов Алле и Джевердана Русу Антонеску во время кольцевого солнечного затмения 22 сентября 2006 года, были представлены в следующем году румынской командой, с квантованием поведения параконического маятника. Во время солнечного затмения 1 августа 2008 года украинская команда и две румынские команды работали совместно на расстоянии сотен километров, используя различное оборудование: пять независимых миниатюрных торсионных балансов для украинской команды, два независимых коротких шаровых маятника для румынской команды и длинный маятник Фуко для третьей команды. Все три команды обнаружили необъяснимые и взаимосвязанные возмущения. Те же команды повторили двойной эксперимент во время кольцевого солнечного затмения 26 января 2009 года, на этот раз за пределами тени, с той же значительной корреляцией между поведением легких торсионных балансов и маятника Фуко. Они также зарегистрировали аналогичные аномалии, используя маятник Фуко и очень легкий торсионный баланс, оба расположенные под землей в заброшенной соляной шахте с минимальными помехами, во время частичного солнечного затмения 1 июня 2011 года.

Romanian physicist Gheorghe Jeverdan et al. observed the Allais effect and the so called Jeverdan Rusu Antonescu effect or Jeverdan effect (i. e. the change in the oscillation period of a pendulum during an eclipse) while monitoring a Foucault pendulum during the solar eclipse of February 15, 1961. The authors made two hypotheses regarding their observation: during an eclipse, the Moon exerts a screening effect on the gravitational attraction of the Sun so that the attraction of the Earth is indirectly increased, a phenomenon that could also be studied with tides. If the hypothesis of the screening effect is wrong, another explanation could be that the variation of the Earth's gravity might be considered as a result of the diffraction of gravitational waves. Erwin Saxl and Mildred Allen similarly reported strong anomalous changes in the period of a torsion pendulum during the solar eclipse of March 7, 1970 and concluded that "gravitational theory needs to be modified". Dr. Leonid Savrov of the Sternberg Astronomical Institute built a dedicated paraconical pendulum to test the Allais effect during the solar eclipse of July 11, 1991 in Mexico and the eclipse of November 3, 1994 in Brazil. While he could not observe Allais' claim that there is a diurnal periodicity in the motion of a paraconical pendulum, he did, however, write: "The most interesting result of the Mexico and Brazil experiments is the increase of rotational velocity of the pendulum oscillation plane in the direction of the Foucault effect during the eclipse. It seems that we have some kind of special effect." Various other experiments using atomic clocks and gravimeters instead of pendulums also recorded significant anomalous gravitational effects which can neither be caused by a tidal effect or drift of the gravimeters, nor by high frequency noise which has special patterns. These experiments were set up by different teams during solar eclipses in China in 1992, India in 1995, and China in 1997. Results reporting the observation of the Allais and Jeverdan Rusu Antonescu effects during the annular solar eclipse of September 22, 2006 were presented the following year by a Romanian team, with a quantization of the behavior of the paraconical pendulum. During the solar eclipse of August 1, 2008, a Ukrainian team and two Romanian teams worked together hundreds of kilometers apart with different apparatuses: five independent miniature torsion balances for the Ukrainian team, two independent short ball borne pendulums for a Romanian team and a long Foucault pendulum for the third team. All three teams detected unexplained and mutually correlated disturbances. The same teams repeated a dual experiment during the annular solar eclipse of January 26, 2009, this time outside of the umbra, with the same significant correlation between the behavior of light torsion balances and a Foucault pendulum. They also registered similar anomalies using a Foucault pendulum and a very light torsion balance, both located underground in a disused salt mine with minimal interference, during the partial solar eclipse of June 1, 2011.

Неокончательные или отрицательные результаты

Луи Б. Слихтер, используя гравиметр во время солнечного затмения 15 февраля 1961 года во Флоренции, Италия, не обнаружил связанный с ним гравитационный сигнал. Во время солнечного затмения 22 июля 1990 года группа в Финляндии и другая группа в Беломорске (СССР) независимо не зафиксировали аномального увеличения периода торсионного маятника. Полное солнечное затмение 11 августа 1999 года представляло собой хорошую возможность разрешить 45-летнюю загадку благодаря международному сотрудничеству. Маршалльский центр космических полётов НАСА первым обратился к Морису Аллесу с запросом об экспериментальных протоколах. Однако после затмения Аллес подверг критике эксперименты в своем окончательном отчете для НАСА, отметив, что период наблюдения был "значительно слишком коротким [ ] для надлежащего обнаружения аномалий". Последующие наблюдения, проведенные командой под руководством Синь Шэ Яна, показали значительно более слабые доказательства аномалий, чем в их первом исследовании 1997 года. Авторы первоначально выдвинули более традиционное объяснение, основанное на изменениях температуры, вызывающих наклон земной поверхности, но позже предположили, что это объяснение маловероятно. Возможная, но спорная интерпретация была предложена тем же автором и Томом Ван Фландерном, которые предположили, что аномалия обусловлена гравитационным эффектом области повышенной плотности воздуха в верхних слоях атмосферы, созданной охлаждающими ветрами во время солнечного затмения. Они заключили, что "за последние 30 лет, когда понимание важности [экспериментального] контроля стало более распространенным, не было получено однозначных подтверждений [эффекта Аллеса]". Они отмечают, что "гравитационная аномалия, обсуждаемая здесь, примерно в 100 000 раз меньше, чем необходимо для объяснения избыточной прецессии маятника Аллеса [ ] во время затмений", и на основании этого заключают, что первоначальная аномалия Аллеса была вызвана исключительно недостаточным контролем. Восемь гравиметров и два маятника были размещены на шести наблюдательных пунктах в Китае для солнечного затмения 22 июля 2009 года. Хотя один из участвовавших ученых в интервью сообщил о наблюдении эффекта Аллеса, результаты не были опубликованы ни в одном научном журнале. Автоматизированный маятник Фуко также использовался во время солнечного затмения 11 июля 2010 года в Аргентине, и не было обнаружено никаких свидетельств изменения прецессии плоскости колебаний маятника (< 0,3 градуса в час).

Louis B. Slichter, using a gravimeter during the solar eclipse of February 15, 1961 in Florence, Italy, failed to detect an associated gravitational signal. During the solar eclipse of July 22, 1990, no anomalous period increase of a torsion pendulum was detected independently by a team in Finland and another team in Belomorsk, USSR. The total solar eclipse of August 11, 1999 had been a good opportunity to solve a 45 year mystery, thanks to an international collaboration. NASA's Marshall Space Flight Center first inquired about experimental protocols to Maurice Allais, However, after the eclipse, Allais criticized the experiments in his final NASA report, writing the period of observation was "much too short [ ] to detect anomalies properly". Further observations conducted by the team led by Xin She Yang appear to have yielded much weaker evidence of anomalies than their first 1997 study. The authors first posited a more conventional explanation based on temperature changes causing ground tilting, but later suggested that this explanation was unlikely. A possible yet controversial explanation was finally proposed by the same author and Tom Van Flandern which conjectured that the anomaly is due to the gravitational effect of an increased air density spot in the upper atmosphere created by cooling winds during the solar eclipse. They conclude there have been "no unambiguous detections [of an Allais effect] within the past 30 years when consciousness of the importance of [experimental] controls was more widespread." They point out that "the gravitation anomaly discussed here is about a factor of 100,000 too small to explain the Allais excess pendulum precession [ ] during eclipses" and from this conclude that the original Allais anomaly was merely due to poor controls. Eight gravimeters and two pendulums were deployed across six monitoring sites in China for the solar eclipse of July 22, 2009. Although one of the scientists involved described in an interview having observed the Allais effect, no result has been published in any academic journal. An automated Foucault pendulum was also used during the solar eclipse of July 11, 2010 in Argentina, with no evidence of a precession change of the pendulum's oscillation plane (< 0.3 degree per hour).

Гипотеза эфира

Морис Алле утверждает, что эффект затмения связан с гравитационной аномалией, которая необъяснима в рамках современной общепринятой теории гравитации, не предлагая собственных объяснений. В частности, эксперимент Майкельсона — Морли не зафиксировал нулевую разницу в скоростях, а лишь максимум 8 км/с, при этом не обнаружив какой-либо закономерности. Эта разница, следовательно, была интерпретирована как вызванная погрешностями измерений. Аналогично, эксперименты Миллера подтверждали эти результаты в течение длительного времени, однако Миллер не смог объяснить источник нерегулярностей. В то время для объяснения причины приводились проблемы с температурой, как заключил Роберт Шенкленд. Проведя повторный анализ данных этого эксперимента, Алле сообщил о периодичности, основанной на звездном времени, а не на гражданском времени, использованном Миллером (суточные звездные вариации скорости света с периодом 23 часа 56 минут и амплитудой около 8 км/с). Применив закон Тициуса — Боде к системе Земля — Луна, который он обобщил на эфир, Алле вычислил "ветер" в 7,95 км/с, что сопоставимо со значениями, полученными в экспериментах Майкельсона и Миллера. Отсюда Алле делает вывод, что эфир вращается вместе со звездами, как предполагалось в гипотезе увлечения эфира, а не является неподвижным, как считал Хендрик Лоренц, разрабатывая свое знаменитое преобразование и теорию эфира. Однако большинство ученых в конце XIX века представляли себе, что такой эфир пересекает Землю, и вращение Земли вокруг Солнца должно было бы вызывать значительное изменение скорости в 30 км/с. Следовательно, поскольку третий постулат, на котором базируется специальная теория относительности, заключается в постоянстве скорости света в вакууме, Алле считает его необоснованным. Для измерения изменения скорости света необходимо было бы вернуться к определению метра 1960 года, поскольку в настоящее время доверие к теории относительности настолько велико, что современная метрология использует постоянство скорости света в качестве аксиомы. Алле суммировал свои экспериментальные работы на английском языке в своих мемуарах 1999 года, подготовленных по заказу NASA, и в книге «Крах теории относительности», опубликованной в 2004 году. В 2011 году была издана книга, посвященная научному наследию Алле, однако его гипотеза об эфире не получила широкого признания среди научного сообщества. Тем не менее, после смерти Алле в 2010 году эксперименты по изучению эффекта Алле продолжаются.

Maurice Allais states that the eclipse effect is related to a gravitational anomaly that is inexplicable in the framework of the currently admitted theory of gravitation, without giving any explanation of his own. In particular, the Michelson–Morley experiment did not give a zero speed difference, but at most 8 km/s, without being able to detect any regularity. This difference was therefore interpreted as due to measurement uncertainties. Similarly, Miller's experiments corroborated these results over a long period of time, but Miller could not explain the source of the irregularities. At the time, temperature problems were invoked to explain the cause, as concluded by Robert S. Shankland. By re analyzing the data from this experiment, Allais reported a periodicity using sidereal time rather than civil time used by Miller (daytime sidereal variation of the speed of light over a period of 23 hours 56 minutes with an amplitude of about 8 km/s). Applying the Titius–Bode law to the Earth–Moon system, which he generalizes to aether, Allais calculates a "wind" of 7.95 km/s, which is comparable to the values found by the experiments of Michelson and Miller. Hence Allais deduces that the aether turns with the stars, as proposed by the aether drag hypothesis, and is not fixed as Hendrik Lorentz thought when inventing his famous transformation and his ether theory. But the majority of scientists at the end of the 19th century imagined that such an aether crossed the Earth so that the rotation of the Earth around the Sun would cause an important variation of 30 km/s. Consequently, since the third postulate on which special relativity is based is the constancy of the speed of light in a vacuum, Allais considers it unfounded. In order to measure a change in the speed of light, one would have to get back to the definition of the 1960 meter, since confidence in the theory of relativity nowadays is such that current metrology uses constancy of the speed of light as an axiom. Allais summarized his experimental work in English in his 1999 memoir on behalf of NASA. and L'Effondrement de la Théorie de la Relativité, published in 2004. A book on Allais' scientific legacy has been edited in English in 2011, yet his aether hypothesis has not gained significant traction among mainstream scientists. Nevertheless, after Allais' death in 2010, experiments on the Allais effect continue.