Эффект Джанибекова

Эффект Джанибекова – интересное открытие нашего времени. Дважды герой Советского Союза, генерал-майор авиации Владимир Александрович Джанибеков заслуженно считается самым опытным космонавтом СССР. Он совершил наибольшее количество полетов – пять, причем все в качестве командира корабля. Владимиру Александровичу принадлежит открытие одного любопытного эффекта, названного его именем – т.н. эффекта Джанибекова, который был обнаружен им в 1985 году, во время своего пятого полета на корабле «Союз Т-13» и орбитальной станции «Салют-7» (6 июня – 26 сентября 1985 года).

Эффект Джанибекова состоит в странном поведении летящего вращающегося тела в невесомости. После его открытия, как обычно, появились десятки различных объяснений эффекта Джанибекова. Давайте узнаем правильное объяснение этого эффекта...

Для начала узнаем, как это обнаружилось.

Когда космонавты распаковывали доставленный на орбиту груз, то им приходилось откручивать так называемые «барашки» – гайки с ушками. Стоит ударить по ушку «барашка», и он сам раскручивается. Затем, раскрутившись до конца и соскочив с резьбового стержня, гайка продолжает, вращаясь, лететь по инерции в невесомости (примерно как летящий вращающийся пропеллер). Так вот, Владимир Александрович заметил, что пролетев примерно 40 сантиметров ушками вперед, гайка вдруг совершает внезапный переворот на 180 градусов и продолжает лететь в том же направлении, но уже ушками назад и вращаясь в другую сторону. Затем, опять пролетев сантиметров 40, гайка снова делает кувырок на 180 градусов и продолжает лететь снова ушками вперед, как в первый раз и так далее. Джанибеков неоднократно повторял эксперимент, и результат неизменно повторялся. В общем, вращающаяся гайка, летящая в невесомости, совершает резкие 180-градусные периодические перевороты каждые 43 сантиметра. Также он пробовал вместо гайки использовать другие предметы, например, пластилиновый шарик с прилепленной к нему обычной гайкой, который точно так же, пролетев некоторое расстояние, совершал такие же внезапные перевороты.

Эффект, действительно, любопытен. После его открытия, как обычно, появились десятки различных объяснений эффекта Джанибекова. Не обошлось и без устрашающих апокалиптических прогнозов. Многие стали говорить о том, что наша планета – это по сути такой же вращающийся пластилиновый шарик или «барашек», летящий в невесомости. И что Земля периодически совершает подобные кульбиты. Кто-то даже назвал период времени: переворот земной оси происходит раз в 12 тысяч лет. И что, мол, последний раз планета совершила кувырок в эпоху мамонтов и скоро намечается очередной такой переворот – может завтра, а может через несколько лет – в результате которого на Земле произойдет смена полюсов и начнутся катаклизмы.

Правильное объяснение эффекта Джанибекова состоит в следующем. Дело в том, что скорость вращения «барашка» сравнительно невелика, поэтому он находится в неустойчивом состоянии (в отличие от гироскопа, который вращается быстрее и поэтому имеет стабильную ориентацию в пространстве и кувырки ему не грозят). Гайка, помимо основной оси вращения, также вращается и вокруг двух других пространственных осей со скоростями на порядок ниже (второстепенные движения). В результате влияния этих второстепенных движений, со временем постепенно происходит изменение наклона основной оси вращения (усиливается прецессия), и когда он (т.е. угол наклона) достигает критического значения, система делает кувырок (подобно маятнику, изменившему направление колебания).

Грозят ли Земле подобные апокалиптические кульбиты? Скорее всего, нет. Во-первых, центр тяжести «барашка», как и пластилинового шарика с гайкой, значительно смещен по оси вращения, чего нельзя сказать о нашей планете, которая хоть и не является идеальным шаром, но более-менее уравновешена. И, во-вторых, значение величин моментов инерции Земли и величины прецессии Земли (колебания оси вращения) позволяют ей быть устойчивой как гироскоп, а не кувыркающейся как гайка Джанибекова.

(Прецессия земной оси равна примерно 50 секундам (1 угловая секунда = 1/3600 градуса) – этого крайне недостаточно, чтобы кувыркаться в пространстве).

Почему же столь важное открытие умалчивалось? Дело в том, что обнаруженный эффект позволил отбросить в сторону все ранее выдвинутые гипотезы и подойти к проблеме совсем с иных позиций. Ситуация уникальная — экспериментальное доказательство появилось раньше, чем была выдвинута сама гипотеза. Для создания надежной теоретической базы российские ученые вынуждены были пересмотреть ряд законов классической и квантовой механики. Над доказательствами работал большой коллектив специалистов из Института проблем механики, Научно-технического центра ядерной и радиационной безопасности и Международного научно-технического центра полезных нагрузок космических объектов. Ушло на это более десяти лет. И все десять лет ученые отслеживали, не заметят ли подобного эффекта зарубежные астронавты. Но иностранцы, вероятно, гаек в космосе не закручивают, благодаря чему мы не только имеем приоритеты в открытии этой научной проблемы, но и почти на два десятилетия опережаем весь мир в ее изучении.

Какое-то время считалось, что феномен имеет лишь научный интерес. И лишь с того момента, когда удалось теоретически доказать его закономерность, открытие обрело свое практическое значение. Было доказано, что изменения оси вращения Земли являются не загадочными гипотезами археологии и геологии, а закономерными событиями в истории планеты. Изучение проблемы помогает рассчитывать оптимальные временные рамки стартов и полётов космических кораблей. Стала более понятной природа таких катаклизмов, как тайфуны, ураганы, потопы и наводнения, связанные с глобальными смещениями атмосферы и гидросферы планеты. Открытие эффекта Джанибекова послужило толчком к развитию абсолютно новой области науки, которая занимается псевдоквантовыми процессами, то есть квантовыми процессами, которые происходят в макромире. Ученые всегда говорят о каких-то непонятных скачках, если речь заходит о квантовых процессах. В обычном макромире вроде бы все происходит плавно, пусть даже иногда очень быстро, но последовательно. А в лазере или в различных цепных реакциях процессы происходят скачком. То есть до их начала все описывается одними формулами, после — уже совсем другими, а о самом процессе — ноль информации. Считалось, что все это присуще только микромиру.

Руководитель департамента прогнозирования природных рисков Национального комитета экологической безопасности, Виктор Фролов и заместитель директора НИИЭМ МГЩ член совета директоров того самого центра полезных космических нагрузок, который занимался теоретической базой открытия, Михаил Хлыстунов, обнародовали совместный доклад. В этом докладе об эффекте Джанибекова сообщили всей мировой общественности. Сообщили из морально-этических соображений. Скрывать от человечества возможность катастрофы было бы преступлением. Но теоретическую часть наши ученые держат за «семью замками». И дело не только в возможности торговать самим ноу-хау, но и в том, что оно напрямую связано с удивительными возможностями прогнозирования природных процессов.