Простое объяснение происхождения чандлеровской компоненты.

Сопоставляя периоды характерных лунно-солнечных циклов, имеющих отношение к рассматриваемой задаче, мы обратили внимание на то, что разность частот у апогей-перигейного и синодического циклов представляет собой как раз частоту чандлеровских колебаний.

Таким образом, волну с чандлеровским периодом могло бы дать произведение апогей-перигейной и синодической волн, но в «лунных» колебаниях широты (2) такое произведение в явном виде отсутствует. Между тем, оно присутствует там в скрытом виде. Действительно, следует принять во внимание, что вывод о «качаниях» полюса был сделан на основе астрономических наблюдений, в основном по методу Талькотта [1,2] – которые проводились по ночам. Поэтому потоки данных с каждого пункта наблюдений, даже на интервалах времени в несколько ясных ночей подряд, не были непрерывными, а имели селекцию с периодичностью в солнечные сутки. Такая селекция лунно-суточной волны в (2) даёт не что иное, как синодическую волну с той же амплитудой – в этом убеждают значения лунно-суточной волны, взятые с 24-часовым дискретом во времени. Таким образом, произведение синодической и апогей-перигейной волн, порождающее волну с чандлеровским периодом, действительно налицо.

Следует отметить, что период апогей-перигейного цикла, вообще говоря, отличается от аномалистического месяца, который, по определению, равен интервалу времени между последовательными прохождениями Луны через перигей. Дело в том, что движение Луны вокруг Земли является сильно возмущённым, и, даже на одном её обороте, интервалы времени, во-первых, между перигеями, и, во-вторых, между апогеями, могут существенно различаться. Так, на рисунке приведены интервалы времени между последовательными апогеями и перигеями Луны, в солнечных сутках, на 2004-2005 гг., по данным [12].

Ясно, что о периоде апогей-перигейного цикла можно говорить лишь весьма условно, и что эффективная величина этого периода должна представлять собой некоторое среднее между изменяющимися длительностями «апогейного» и «перигейного» месяцев – с наиболее вероятным значением около 27.6 суток.

Уточним эту цифру. В таблице приведены периоды Т синусоид, у которых разности частот с синодической волной соответствуют значениям чандлеровского периода Т _СН – из диапазона его изменяемости.

По данным А.Я.Орлова [13] и Международной службы вращения Земли (IERS) [14], максимум спектра чандлеровских колебаний приходится на период»428 суток – чему, по логике вышеизложенного, соответствует эффективный апогей-перигейный период в 27.62 суток.

Теперь заметим, что в «лунных» колебаниях широты (2) имеется компонента, включающая произведение склонения Луны, которое изменяется с циклом, близким к сидерическому месяцу, на синодическую волну. Это произведение порождает не что иное, как годичную волну, амплитуда которой значительно превышает амплитуду годичной волны в (1), обусловленной годичным изменением склонения Солнца. Сумма этих двух годичных волн даёт, на наш взгляд, результирующую годичную компоненту изменяемости широт – происхождение которой, стало быть, оказывается никоим образом не связано с сезонными геофизическими процессами. Наконец, сумма годичной и чандлеровской волн даёт главную часть долгопериодической изменяемости широт, с известным характерным периодом биений:»6.8 лет.

Амплитуда этой главной части, согласно (1) и (2), зависит от «истинной» широты места. Максимальные величины эквивалентных «смещений» полюса были оценены с помощью машинного моделирования, с учётом вышеупомянутой солнечно-суточной селекции данных. Мы получили, что максимальное годично-чандлеровское «смещение» полюса почти линейно убывает по мере увеличения «истинной» широты места. Так, при максимальной амплитуде склонения Луны (28^о.5) и синфазности годичных компонент в (1) и (2), максимальное «смещение» полюса изменяется от примерно 7.3 м для широты 30^о до примерно 4.8 м для широты 60^о – соответствующий размах «качаний» полюса в два раза больше. Полученные цифры несколько не дотягивают до «рекордных» размахов, составлявших пару десятков метров. Но следует иметь в виду, что мы принимали в расчёт лишь годично-чандлеровское «смещение», и не учитывали, в частности, весьма нерегулярный вклад, порождаемый произведением трёх синусоид в (2) – с тремя близкими периодами: апогей-перигейным, синодическим и сидерическим. Синфазная комбинация этого тройного произведения с годично-чандлеровским вкладом давала бы уже вполне удовлетворительные «рекордные» цифры. Добавим, что дополнительная нерегулярность должна привноситься изменениями апогей-перигейного цикла, вариациями амплитуды склонения Луны, и др. В результирующей картине оказывается весьма трудно выделить закономерности, помимо годичной и чандлеровской компонент.

Теперь кратко остановимся на весьма интересном вопросе о глобальных корреляциях у обсуждаемых неполярных изменений широт. Что касается долгопериодических вариаций широт, то их фазы в различных наземных пунктах скоррелированы таким образом, что концепция «качаний» полюсов как будто подтверждается. Иное дело – короткопериодические вариации. Так, фазы суточных вариаций широт на пунктах в северном и в южном полушариях скоррелированы, по логике вышеизложенного, таким образом, что концепция «качаний» полюсов приводила бы здесь к абсурду. А именно: пришлось бы сделать вывод либо о том, что ось вращения Земли не является прямой, а имеет то ли изгиб, то ли излом – либо о том, что Земля не покачивается вокруг прямой оси вращения, а испытывает невероятную вращающуюся волну деформаций, с растяжением и сжатием противоположных «боков». По-видимому, сопоставление суточных вариаций широт на пунктах северного и южного полушарий заставило бы усомниться в справедливости концепции «качаний» полюсов – но ведь короткопериодические вариации широт, как отмечалось выше, попросту игнорировались.

Впрочем, даже и без этих сомнений, предпочтительнее выглядит вышеизложенная версия о неполярной природе изменяемости широт. Эта версия даёт предсказания, которые согласуются с опытными данными и по характерным периодам, и по амплитудам, и по фазовым соотношениям, а также весьма просто объясняет происхождение чандлеровской компоненты.