В первом номере журнала “Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле” за 2006 год в седьмом выпуске была опубликована статья Е.И. Штыркова “Проявление абсолютного движения Земли в спутниковой аберрации электромагнитных волн” [1], написанная в ответ на мою рецензию “Дискуссия по поводу статьи Е.И. Штыркова “Измерение параметров движения Земли и Солнечной системы”” [2], опубликованную в том же номере журнала. Эта рецензия была написана на работу Е.И. Штыркова “Измерение параметров движения Земли и Солнечной системы” [3], опубликованную во втором номере журнала “Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле” за 2005 год в шестом выпуске.

В последней работе автор [1] утверждает, что замечания сделанные в моей рецензии [2] в адрес его работы [3] ошибочны, и основаны якобы на моих ошибочных представлениях о сущности явления аберрации света. Он по-прежнему продолжает настаивать на том, что при наблюдениях звезд и планет телескоп необходимо наклонять по ходу движения Земли на угол равный

(1)

радиан для звезд, наблюдаемых под углом по отношению к направлению орбитальной скорости Земли, где - скорость света в вакууме, и что этот угол аберрации не зависит от скорости движения звезды, и что это общеизвестный экспериментальный факт, основанный на наблюдении аберрации многих звезд, и об этом можно прочитать в учебниках по оптике и астрономии. И отсюда делает ошибочный вывод, что и в случае геостационарного спутника, который “висит” в плоскости меридиана и движется вместе с Землей, телескоп также необходимо наклонять по ходу движения Земли по отношению к истинному положению спутника на угол (1).

Однако легко видеть, что это утверждение ошибочно (если это действительно имеет место в учебниках по оптике и астрономии, то на это следует обратить внимание министерству науки и образования), так как орбитальная скорость Земли не является скоростью движения Земли в пространстве. Скорость представляет собой относительную скорость Земли, измеренную относительно солнечной системы. Но при этом солнечная система сама может двигаться в пространстве с некоторой скоростью . Абсолютная скорость Земли будет складываться в этом случае из орбитальной скорости движения Земли и скорости движения солнечной системы относительно пространства: . Наблюдатель, движущийся со скоростью относительно абсолютного пространства, будет видеть источник света, смещенный по сравнению с направлением на истинное положение источника в системе отсчета покоящейся относительно пространства, не на угол (1), как об этом утверждает автор [1], а на угол

. (2)

При скорости Земли равной, предположительно, 360 км/с, это смещение составит около 1.2× 10^-3 рад.

Однако если источник света движется с такой же скоростью, как и наблюдатель, аберрация света по отношению к истинному положению источника будет равна нулю.

Действительно, пусть наблюдатель (телескоп, нацеленный на источник света) покоится относительно неподвижного абсолютного пространства (рис. 1). Пусть на расстоянии от него в точке находится источник света. В момент времени источник излучает световую волну. Эта волна распространяется в пространстве со скоростью света и достигает ось трубы телескопа в точке в момент времени и движется вниз вдоль оси телескопа. Наблюдатель в данном случае будет видеть источник света в направлении истинного положения источника . Движущийся со скоростью наблюдатель, очевидно, будет видеть источник света в точке видимого положения, смещенной по отношению к истинному положению на угол , так как телескоп нужно наклонять вперед на угол , так, чтобы волна все время двигалась вниз вдоль оси телескопа.

Однако если источник света движется с такой же скоростью , как и наблюдатель, аберрация света по отношению к истинному положению звезды будет отсутствовать (по отношению к видимому положению звезды аберрация света останется прежней и будет равна ). В этом легко убедиться. Действительно, пусть источник света (звезда) движется со скоростью относительно пространства, а наблюдатель , как и прежде, покоится (рис. 2). В момент времени в точке источник излучает световую волну, которая распространяется в пространстве со скоростью и в момент времени

достигает ось трубы телескопа в точке и движется вниз вдоль оси телескопа. Покоящийся наблюдатель, таким образом, также будет видеть источник света в направлении точки , но не в направлении истинного положения, а в направлении видимого положения, так как источник света к этому моменту переместится в точку и его истинное положение составит с видимым положением угол .

Однако движущийся со скоростью наблюдатель будет видеть источник света не в направлении видимого положения, а в направлении истинного положения , смещенного на угол по отношению к видимому положению . Поэтому аберрация света определенная по отношению к истинному положению источника в этом случае будет отсутствовать.

Таким образом, аберрация света определенная по отношению к истинному положению источника, есть изменение направления распространения света при переходе из системы отсчета, связанной с источником (звездой), в систему отсчета, связанной с наблюдателем (Землей). Если, например, относительная скорость системы отсчета будет равна нулю, то аберрация света также будет равна нулю. В любом другом случае аберрация света представляет собой изменение видимого (а не истинного) положения источника, или что, то же самое изменение направления распространения света при переходе из одной произвольной системы отсчета в другую, движущуюся относительной первой с некоторой скоростью. В этом и проявляется относительность движения и аберрации света. С помощью аберрации света, таким образом, невозможно установить абсолютное состояние движения Земли относительно пространства. Можно установить только относительное изменение скорости движения Земли относительно других звезд и планет.

Если бы это было не так, то незачем было бы поднимать дорогостоящий спутник на геостационарную орбиту и тратить многомиллиардные расходы на его содержание и наблюдать за его положением, когда достаточно было бы поднять спутник на небольшую высоту над поверхностью Земли и наблюдать за ним (в этом случае положение спутника в отличие от положения спутника на геостационарной высоте известно точно). Или наблюдать, например, за точкой на потолке, наблюдая его в телескоп. Однако за всю многовековую историю аберрацию света в земных условиях так никому и не удалось наблюдать.

Однако угол аберрации света определенный по отношению к истинному положению звезд и планет в общем случае неизвестен, так как не известны истинные скорости движения звезд и планет относительно пространства и их истинные положения и не известна истинная скорость движения Земли. Однако наблюдаемо изменение угла аберрации по отношению к видимым положениям звезд и планет, связанное, например, с изменением скорости движения Земли (предположительно, от 330 км/с до 390 км/с – по результатам измерения микроволнового фонового излучения Вселенной) относительно абсолютного пространства вследствие орбитального движения Земли (со скоростью около 30 км/с) вокруг Солнца. Звезды и планеты будут описывать на небесной сфере аберрационные эллипсы относительно среднего видимого (а не истинного) положения, большая полуось которых будет иметь размер около 10^-4 рад (это около 20.5² ).

Поэтому явление звездной аберрации, открытое Брадлеем в 1728 году, связано не с абсолютным движением Земли, а с относительным изменением скорости Земли относительно звезд и планет вследствие орбитального движения Земли вокруг Солнца. Если бы Земля все время двигалась равномерно относительно звезд и планет и не меняла бы свою скорость, то Брадлей никогда не открыл бы аберрацию звезд.

Поэтому формула (1), использованная автором [1] в своей работе, описывает не сам угол аберрации света звезд определенный по отношению к истинным положениям звезд, а описывает изменение угла аберрации света по отношению к видимым положениям звезд и планет при переходе из системы отсчета, движущейся со скоростью относительно пространства, в систему отсчета, движущуюся со скоростью относительно пространства, где угол означает угол, под которым видно видимое (но не истинное) положение звезд и планет в системе отсчета, связанной с Солнечной системой, движущейся со скоростью относительно пространства.

Поэтому формула (1) не применима к спутниковой аберрации света и рис. 1 в работе [3] неправильно отображает кажущееся положение спутника на орбите относительно фактического положения . На рис.1 кажущееся положение спутника расположено впереди по ходу орбитального движения Земли. Но такая конфигурация соответствует случаю, когда абсолютная скорость спутника меньше абсолютной скорости Земли: и равна . В этом случае кажущееся положение спутника действительно будет расположено дальше фактического положения спутника на угол (1).

Однако при (спутник находится в покое относительно Земли) кажущееся положение спутника на орбите будет совпадать с фактическим положением и никакой аберрации света наблюдаться не будет.

При , напротив, фактическое положение спутника будет расположено дальше, чем кажущееся и будет наблюдаться отрицательная аберрация света.

Это можно продемонстрировать на одном конкретном примере. Пусть наблюдатель (телескоп, нацеленный на источник) и источник света (звезда) движутся в пространстве параллельно друг другу на расстоянии одной световой секунды умноженной на со скоростью вдоль положительной оси (рис. 3). Пусть в момент времени в точке источник излучает световую волну. Эта волна распространяется в пространстве со скоростью и в момент времени сек достигает ось трубы телескопа в точке (источник к моменту времени сек также переместится в точку , которая лежит на продолжении оси телескопа). Так как проекция скорости света на ось равна , то точка касания волны с осью телескопа будет двигаться вниз вдоль оси телескопа со скоростью (с точки зрения движущегося наблюдателя, см., например [4-6], скорость света, естественно, будет равна , так как в этой системе отсчета в то же число раз будет замедлено и время). В данном случае видимое положение источника совпадает с истинным положением.

Однако если источник света будет двигаться с меньшей скоростью, чем наблюдатель, аберрация света по отношению к истинному положению источника будет положительна. Ось трубы телескопа, направленная на видимое положение источника, будет составлять с истинным положением источника некоторый угол и видимое положение источника будет расположено дальше фактического положения .

Если же источник света будет двигаться быстрее наблюдателя, то аберрации света по отношению к истинному положению источника будет отрицательна. В этом случае видимое положение источника будет расположено ближе, чем фактическое положение .

Поэтому в случае геостационарного спутника, как в ситуации [3], который “висит” в плоскости меридиана и движется вместе с Землей, никакого колебания спутника на орбите наблюдаться не будет и видимое положение спутника на орбите все время будет совпадать с истинным положением (точнее, так как Земля является вращающейся системой отсчета и свет распространяется криволинейно, видимое положение спутника будет смещено относительно истинного положения спутника на 10^-5 рад (это около 2² ) назад).

Реально же, однако, смещение спутника в работе [3] составляло около 10^-4 рад (это примерно 20² ) и автор [3] по ошибке связал это со спутниковой аберрацией света. Однако, как было показано в работе [2], это смещение не связано аберрацией света. Оно связано только со смещением истинного положения спутника на орбите. А метод небесной механики, которым пользовался автор [1] для расчета истинного положения спутника на орбите чего-то не учитывает и приводит к систематической ошибке. Можно предположить, что этот метод не учитывает влияние действия Луны на спутник. Действительно, автор в работе [3] пишет, что влиянием Луны на траекторию движение спутника можно пренебречь и поэтому он его не учитывает. Однако, как показывает численное моделирование орбиты спутника, влияние Луны все же существенное и приводит к реальному смещению положения спутника относительно его среднего положения, что и наблюдается.