Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Стоит отметить, что, порой, сдвиг частоты от ускорения может восприниматься и как проявление гравитационного сдвига частоты. Так, в известном опыте Паунда и Ребке, выполненном в 1960 г. с помощью того же эффекта Мёссбауэра, было обнаружено, что частоты ядерных процессов f' и f в радиоактивных изотопах, один из которых располагался на высоте H=20 м над другим, относились как f'/f=1-gH/c², в полном согласии с предсказанием ОТО. С другой стороны, очевидно полное совпадение полученной величины частотного сдвига с изменением частоты по эффекту Ритца. Ведь в опыте частоты сравнивались в процессе испускания нижним источником гамма-излучения к верхнему. При этом, поскольку на нижний источник действует сила тяжести, то, даже от малейших колебаний, он будет двигаться с ускорением a=g, направленным вниз. Поэтому, даже если скорость источника в этих колебаниях ничтожна (за краткий период механических вибраций источник просто не успеет набрать заметной скорости), это ускорение повлияет на частоту f' излучения, приходящего от источника к поглотителю на высоту H, по эффекту Ритца f'/f=1-gH/c². Впрочем, не исключено, что на скорость хода ядерных процессов тяготение влияет так же, как на ход атомных, и тогда добавка вызвана исключительно гравитацией (§ 1.18), тогда как ускорение — совершенно отсутствует, за счёт надёжной фиксации источника. Но вполне возможно, что причина состоит исключительно в ускорении свободного падения g и в эффекте Ритца, особенно если учесть переизлучение атмосферой — атомами и ядрами, расположенными на пути луча, летящими с ускорением g и, за счёт сообщения своей скорости свету, ведущими к сдвигу частоты даже при жёстком креплении источника.

Другой известный эффект — изменение частоты света в гравитационном поле Солнца и звёзд, который Эйнштейн в 1911 г. объяснил абсурдным замедлением времени возле тяготеющих тел, наращивающим период световых колебаний. Эффект снижения частоты света у Солнца (по сдвигу его спектральных линий в красную область) был открыт ещё в 1897 г. и широко обсуждался в печати с 1909 г. [30, с. 98]. Однако это явление можно легко объяснить без теории относительности и мнимого изменения масштаба времени, если применить классическую физику и открытый в 1908 г. эффект Ритца: изменение периода и частоты света от ускоренно летящего источника. Ведь в мощном гравитационном поле Солнца ускорение a свободного падения превосходит земное (g=10 м/с2) в 30 раз:

a=GM_S/R²_S=272 м/с², где G=6,67·10–11 Н·м²/кг² — гравитационная постоянная, M_S=2·1030 кг — масса Солнца, R_S=7·108 м — его радиус. Атомы, излучая характерные спектральные линии, падают в атмосфере Солнца с ускорением a. От эффекта Ритца их свет частоты f и длины волны λ воспринимается на Земле как свет частоты f'=f(1–aL/c

²) и длины λ'=λ(1+aL/c²), где L — путь, на котором преобразуется свет. То есть, классический эффект Ритца тоже ведёт к росту длины волны, покраснению света Солнца и других звёзд под действием их тяготения. Он же, как увидим, ведёт и к покраснению далёких галактик, — пропорционально расстоянию L до них (закон Хаббла, § 2.4).

Но, в случае покраснения света Солнца, путь L, на котором набирается красный сдвиг Δλ=λ'—λ=λaL/c², уже не равен расстоянию до Земли, как было бы в чистом вакууме. Ведь Солнце окружено атмосферой, и эффективный путь L много меньше. В самом деле, рост длины волны, по эффекту Ритца, связан с тем, что световые лучи наследуют скорости излучающих атомов, отчего гребни световых волн, испущенные позднее, имеют меньшие скорости (атомы замедляются тяготением Солнца) и всё больше отстают от испущенных ранее. В итоге, длины световых волн (расстояния меж гребнями) постепенно растут за счёт разницы скоростей. Но свет, следуя через атмосферу Солнца и взаимодействуя с её атомами, переизлучается ими и, по теории Ритца, приобретает скорость c уже относительно этих атомов: именно их ускорение a(R) задаёт дальнейшее растяжение световых волн. Атмосфера и корона Солнца простирается на десятки радиусов

R_S за видимые границы светила, как видно при затмениях. На таких расстояниях R ускорение a(R)=GM_S/R² спадает почти до нуля.

То есть, в расчёте сдвига Δλ надо учесть переменность a(R) и суммировать приросты dλ=λadL/c² на каждом элементарном участке пути dL=dR, интегрируя dλ=λGM_SdR/R

2c² в пределах изменения R от R_S до R_F, равного крайнему радиусу короны Солнца, где a=0. В итоге общий сдвиг длины волны

Δλ=[1/R_S-1/R_F]λGM_S/c²,

или с учётом R_F>>R_S,

Δλ/λ= GM_S/R_Sc²= 2,12·10-6.