4.2. Эффект Рёмера

Известно, что любой поток света как часть электромагнитного излучения не является однородным. Поток состоит из отдельных периодических структур, в которых при движении электрическое и магнитное поля для наблюдателя изменяются по синусоидальному закону наиболее характерному для звуковых волн. Вследствие этого данные структуры названы электромагнитными «волнами». Волнами, по определению, называется процесс распространения какого-либо возмущения в среде. Но до сих пор не обнаружена среда (эфир, «физический вакуум» и тому подобное), в которой распространялось бы возмущение, называемое электромагнитными «волнами». Более того, имеется много доказательств, что эфира и быть не может, поэтому наблюдаемые неоднородности имеют иную сущность.

Волнами также называют среду с пространственным чередованием максимумов и минимумов и любой физической величины, например, плотности вещества, напряженности электрического и магнитного полей, температуры, цвета. При движении такая неоднородная среда ведет себя подобно волне по первому определению. Математическое описание обоих типов волн частично совпадает. В первом случае скоростью волн чаще всего называется распространение возмущения относительно среды. Во втором – скоростью волн является движение самой среды относительно измерительной системы, и так как среда неоднородная, то ее неоднородности регистрируются подобно волнам, вид которых определяется формой неоднородностей.

Электромагнитные волны в природе – это среда, вид материи, структура с пространственным периодическим чередованием максимумов и минимумов напряженности электрического и магнитного полей, способная распространяться в вакууме, пустом пространстве. Среднее положение при движении среды от максимума до минимума составляет нулевую точку. Расстояние между соседними максимумами или минимумами, а также между соседними четными или не четными нулевыми точками периода представляет собой единичный элемент структуры и называется звеном.

Тот факт, что мы имеем дело не с волнами в эфире, а с упорядоченной структурой фотонов, подтверждается многочисленными лабораторными опытами по измерению характеристик светового потока при относительном движении источника и приемника. Эти результаты аналогичны измерениям искусственных, произвольной величины звеньев света на движущейся платформе и совсем не похожи на результаты измерений частот и длин волн в средах.

Проявление закона сложения скоростей в изменении времени прохождения звена света, которое впервые наблюдал О. Рёмер, свойственно всем периодическим электромагнитным структурам. В настоящее время данное явление называется эффектом Доплера. Это ошибка, его следует называть эффектом Рёмера, потому что эффект Доплера никакого отношения к электромагнитному излучению не имеет. Оба явления, эффект Рёмера и эффект Доплера, несмотря на то, что их математические описания частично совпадают, совершенно разные явления.

Эффект Доплера относится к распространению волн в средах, имеет четыре варианта изменения скорости, частоты и длины волны при взаимном инерциальном движении источника, приемника и среды, в которой распространяются волны. Первый вариант — приемник неподвижен относительно среды, движется излучатель; второй — излучатель неподвижен в среде, движется приемник; третий — излучатель и приемник вместе движутся относительно среды и, наконец, четвертый вариант — излучатель и приемник с разными скоростями движутся относительно среды. Но во всех случаях скорость волн изменяется относительно того объекта, излучателя или приемника, который движется относительно среды. Только относительно среды скорость волн остается постоянной. При движении источника в среде длины волн изменяются реально.

Эффект Рёмера описывает распространение периодической структуры электромагнитного излучения, звеньев, в вакууме, пустом пространстве, в отсутствии какой либо среды, — эфира, «поля», «физического вакуума» и т. д., влияющей на движение электромагнитного излучения, и имеет только один вариант, взаимное инерциальное движение источника и приемника. При этом не существенно, что считается неподвижным, источник или приемник, сам эффект и его математическое описание в системе приемника остаются одинаковыми. В эффекте Рёмера длина звена не изменяется, кажущееся изменение вызвано способом нашего измерения длины звена.

Оставим для обозначения пространственных размеров естественного звена символ , принятый в настоящее время для длины электромагнитной «волны» в современном понятии. В измерительной установке Физо, так же как и в электромагнитном излучении, звенья в каждом конкретном случае равны между собой, что позволяет ввести еще одну величину, характеризующую световой поток:

,

где  — количество или частота прохода звеньев в системе наблюдателя за единичный интервал времени. Теперь имеем:

  = с, , , (15)

а выражения (2) — (9) в этом случае приобретают следующий вид.

а) Источник удаляется от наблюдателя, скорость света относительно него равна с – v. Звенья  проходят в его системе с частотой

. (16)

Частота уменьшается на величину

. (17)

Если бы частота звеньев оставалась первоначальной, то согласно способу нашего измерения каждое звено имело бы длину

. (18)

Звено в этом случае становится «длиннее» на величину

. (19)

б) Источник приближается к наблюдателю, скорость света в его системе равна с + v, частота прохода звеньев увеличивается, а длина звена «уменьшается», т. е. имеем

, (20)

, (21)

, (22)

. (23)

Выражения (17) и (21), показывают, что величина изменения частоты звена зависит только от скорости света относительно приемника, а из (19) и (23) следует, что величины изменения длины звена зависят от способа измерения. Это есть многократно проверенный практикой эффект О. Рёмера.