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 и грозят ли Земле апокалиптические кульбиты.

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).