Эффект Джанибекова и эпициклы Птолемея

Борис Попов

Явление, называемое эффектом  Джанибекова, знакомо многим.  Краткое описание  http://www.orator.ru/int_19.html. Здесь же  и видеоклипы  эффекта.


Посмотрел демонстрацию эффекта, представленную Джанибековым, и не   увидел в этом эффекте ничего таинственного. На интуитивном уровне всё сразу стало понятно - понятно, что наблюдается  явление  - это явление кинематического, а не динамического характера. Сама МКС никакого заметного физического влияния на движение барашка оказать не может, барашек, как и станция, движется только под действием гравитационных и инерционных сил. А это силы, в отличие от сил деформационного характера, - силы объёмные, силы фиктивные, переворачивать ничего не могут.  И, следовательно, причиной  ви`дения кувырков барашка может быть  только непрерывная смена точки наблюдения за движущимся барашком, а в физическом плане никаких кувырков не происходит.  Вспомните эпициклы и дифференты Птолемея, - средства представления сложной траектории движения планет, видимые  на небосводе при наблюдении их с Земли, в  геоцентрической системе. То есть, движения кажущегося, странности которого связаны со странностью выбора точки наблюдения, хотя  наблюдатель ничего странного в ней и не видит, она для него привычна и доступна. То есть, эффект Джанибекова похож на  движение барашка по некому эпициклу, который в свою очередь движется по некоему дифференту. Обратитесь к https://ru.wikipedia.org/wiki/Эпицикл
    Для понимания сути эффекта, достаточно прочитать главу 13  пособия профессора Бутикова. Профессор, по сути, здесь уже  объяснил эффект Джанибекова,  рекомендую обратиться его работе http://butikov.faculty.ifmo.ru/Planets/Motion_1.pdf. Там, на странице 14,  всё прекрасно изложено с рисунками и без формул. Несколько цитат из его работы и рисунок, идущий у него под номером 12 (здесь как рис.1).
«… мы рассмотрим пассивное относительное движение орбитальных тел на примере движения небольшого предмета, брошенного космонавтом в свободный полет с борта орбитальной станции. Каким увидят движение предмета космонавты орбитальной станции…»
«Можно показать, что когда начальная относительная скорость, малая по сравнению с орбитальной скоростью, направлена точно перпендикулярно скорости станции, траектория относительного движения  представляет собой эллипс, большая ось которого вдвое больше малой. Тело будет периодически возвращаться к станции, когда дополнительная скорость направлена вертикально вниз (как в рассмотренном примере) или вверх».

«Если у начальной скорости есть хотя бы небольшая составляющая вдоль орбитальной скорости станции, траектория относительного движения уже не будет замкнутой, т.е. брошенный предмет не будет возвращаться к станции. В относительном движении предмета, кроме периодических составляющих, будет присутствовать также и «вековой» член, вызывающий систематический «уход» тела от станции».  
Профессор,  как написано в его работе, стремиться «бросить» предмет посильнее (видимо из соображений безопасности), со скоростью до 20 м/сек, а Джанибеков   выпускает барашек со скоростью -   порядка 1см/сек (посчитайте, сколько барашек делает оборотов в секунду и прикиньте размер шага резьбы). Вот все видения чудесного поведения барашка и развиваются у Джанибекова внутри станции (эпицикл с доставкой на дом).
Ясно, что ту часть траектории, которая проходит между узлами, космонавт не видит, ибо сам летит почти с той же скоростью. Он видит движение барашка только  в узле, где видимое перемещение происходит не с космическими скоростями.  На рис.2 показано, как барашек челноком проходит в узле   туда-сюда и, зрительно (виртуально) кувыркаясь, переходит в следующий узел. Где всё повторяется.   На самом деле, поскольку здесь присутствует «вековой» член, вызывающий систематический «уход» тела от станции, то видимое движение барашка будет соответствовать рис.3. Здесь, на рис.3, кружками небесного цвета, показаны зоны «кувырков» барашка.

Но, скажут скептики,  ведь наблюдается  смена направления вращения барашка после кувырка!   Какая же  сила  производит это перекручивание? – да никакая. Тут всё очень просто, понятно даже без обращения к учениям Птолемея, Кеплера и Бутикова Е.И. Посмотрите на рисунк 4.

 Достаточно повернуть вращающееся тело на 180 градусов и, из той же точки наблюдения, то же самое вращение, того же самого тела,  будет смотреться противоположно направленным. Более того, само тело можно и не переворачивать, достаточно сменить точку наблюдения. Например, в левой части рисунка дан вид вращающегося тела сверху, а  в правой части – вид того же самого вращающегося тела снизу. Иллюзия, аналогичная иллюзии зеркального отображения, меняющего правую и левую сторону местами.