Известия вузов Геодезия и аэрофтосъемка №6

Бóльшая масса любой галактики находится в ее центральной части, где по мнению специалистов имеется сверхмассивная черная дыра. За миллиарды лет масса черной дыры возрастает более чем в 100 раз за счет притока положительной энергии из космического вакуума. Такой прирост массы черных дыр позволяет рассчитать орбитальное движение самых удаленных звезд галактики в пределах общепринятой теории тяготения, без привлечения гипотетической темной материи.

В1998–1999гг.двегруппыастрономов,од- навАвстралии,адругаявСША,проводилиизмерения зависимости светимости сверхновых звезд типа Ia далеких галактик от расстояния до них. Наблюдения показали, что светимость сверхновых падает с расстоянием сильнее, чем согласно расчетам по фридмановской модели с нулевым космологическим членом. Быстрое ослабление светимости сверхновых пытались объяснить наличием межзвездного газа в галактиках, эволюцией сверхновых во времени и другими факторами, но все эти доводы оказались несостоятельными [13, c. 248, 14, с. 230].

По данным астрономических наблюдений за вспышками сверхновых типа Ia далеких галактик был построен график зависимости космологического расстояния R от времени t, прошедшего после Большого взрыва в точке О до вспышки сверхновой (рис. 3). Согласно этому графику в настоящее время t0 расширение Вселенной происходит почти по экспоненциальному закону [14, c. 238]. Ранее, до времени tv≈6–8 млрд лет, оно происходило с замедлением.

По поводу ускоренного расширения Вселенной С. Арефьев пишет: «Сегодня космологи и физики, занимающиеся частицами, пребываютвсостоянииеслинерастерянности,то, во всяком случае, недоумения. Классическая модель космологии уже принята большинством ученых и подтверждается последними наблюдениями, но в ней до сих пор остается зияющая дыра: никто не знает, почему расширение Вселенной ускоряется. Галактики летят вопреки всем законам, расходясь все дальше, исчезая в черной, недостижимой и абсолютно загадочной для нас пустоте. Скорость их полета так велика, что ученые уже предсказывают время, когда наша Вселенная исчезнет» [15].

R

Рис. 3. График ускоренного расширения Вселенной

По словам В.Д. Захарова, для объяснения ускоренного движения далеких галактик была выдвинута «сумасшедшая» гипотеза, согласно которой ускоренное расширение Вселенной происходит под действием космического вакуума, создающего антигравитацию [13, c. 248]. Энергию космического вакуума принято называть гравитационной темной энергией, равномерно распределенной в космическом пространстве. Антигравитация, создаваемая космическим вакуумом, стремится удалить тела друг от друга и тем самым подгоняет разлет галактик и скоплений [14, c.233].

По нашему мнению, в ускоренном расширении Вселенной повинен не космический вакуум, так как в «чистом виде» он нейтрален, а продукты его распада — электроны с отрицательной энергией, которые постоянно излучают в космическое пространство черные дыры. Эти экзотические частицы в нашем действительном мире обречены на вечность, так как в нем отсутствуют позитроны, которые могли бы их уничтожить. Электроны с отрицательной энергией испытывают взаимное электрическое отталкивание и не вступают во взаимодействие с барионной материей по причине антигравитации. Поэтому по мере заполнения космического пространства электронами с отрицательной энергией Вселенная будет расширяться.Современемувеличениемассычерных дыр за счет поглощения позитронов возрастает, так как черные дыры становятся массивнее. Поэтому и приток электронов с отрицательной энергией в космическое пространство увеличивается. А это ведет к ускорению расширения Вселенной, как это видно на рис. 3.

На основании вышеизложенного можно заключить, что наша теоретическая новация не только уточняет механизм излучения черных дыр, но и предельно ясно объясняет физическую сущность темной материи и темной энергии. Итак, темная материя и темная энергиярождаютсяврезультатедезинтеграциифизического вакуума сверхсильным гравитационным полем черной дыры. В результате этого феномена свободные позитроны, имеющие положительную энергию, уходят под горизонт событий, пополняя массу черной дыры «темной материей». За счет притока позитронов в течение многих миллиардов лет масса черной дыры увеличивается в сотни раз. В свою очередь свободные электроны, бывшие партнеры позитронов в физическом вакууме, обладающие отрицательной энергией (массой) под действием антигравитационной силы уносятся от черной дыры в космическое пространство. Накачка просторов Вселенной электронами с отрицательной энергией в течение многих миллиардов лет приводит к ее ускоренному расширению в настоящее время, без участия темных сил.

ЛИТЕРАТУРА

1.Фролов В.П. Черные дыры: квантовые процессы, термодинамика, астрофизика // Черные дыры. М.: Мир, 1978.

–С. 5–30.

2.Баранников А.А., Фирсов А.В. Основные концепции со-

временной физики. М.: Высшая школа, 2006. –352 с.

3.Новиков И.Д., Фролов В.П. Физика черных дыр. М.: Наука, 1986. –327 с.

4.Фуллинг С.А. «Излучение» и «поляризация вакуу-

ма» вблизи черной дыры // Черные дыры. М.: Мир, 1978.

–С. 301–309.

5.Черний А.Н. Релятивистская физика космоса. М.: Научный мир, 2010. –480 с.

6.Боулер М. Гравитация и относительность. М.: Мир, 1979.

–215 с.

7. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Релятивистская астрофизика. М.: Наука, 1967. –654 с.

8.Хокинг С. Краткая история времени. С.Петербург: АМФОРА, 2000. –270 с.

9.Кауфман У. Космические рубежи теории относительно-

сти. М.: Мир, 1981. –351.

10.Николсон И. Тяготение, черные дыры и Вселенная. М.: Мир, 1983. –240 с.

11.Силк Дж. Большой взрыв. М.: Мир, 1982. –391 с.

12.Нарликар Дж. Неистовая Вселенная. М.: Мир, 1985.

–255 с.

13.Захаров В.Д. Тяготение. От Аристотеля до Эйнштейна.- М.: БИНОМ. Лаборат. знаний 2003. –279 с.

14.Черепащук А.М., Чернин А.Д. Вселенная, жизнь, черные

дыры. Фрязино: ВЕК 2, 2004. –320 с.

15. Арефьев С. Взгляд в пустоту // Новый век, 2004, № 6.

–С. 42–48.

Поступила 2 сентября 2010 г. Рекомендована кафедрой физики МИИГАиК

ωx(t), ωy(t), ωz(t), — составляющие вектора абсолютной угловой скорости движения линейки матриц ПЗС в инерциальном пространстве; xn(t), yn(t) — плоские координаты элемента n 1,N матриц ПЗС, формирующего в момент времени t космической съёмки изображение соответственной точки земной поверхности; xS, yS, f — элементы внутреннего ориентирования съёмочной аппаратуры; μ(t) — коэффициент пропорциональности; bij (i = 1,  2,  3; j = 1, 2,  3) — элементы матрицы направляющих косинусов B(t), описывающей в момент времени t ориентацию линейки матриц ПЗС в инерциальном пространстве; XS (t), YS (t), ZS (t)

— составляющие вектора скорости поступательного движения КА в инерциальном пространстве.

Поскольку элементы bij(t) матрицы направляющих косинусов B(t) включают в себя [2] оскулирующие элементы орбиты КА (наклонение орбиты, долготу восходящего узла, аргумент перицентра, истинную аномалию), углы тангажа α(t), крена β(t) и рысканья χ(t) КА, уравнения (1), (2) фактически устанавливают строгую функциональную связь геометрических и пространственно-частотных характеристик формируемых сканерных изображений. Очевидно, что если предъявить соответствующие требования к величине и характеру изменения составляющих СДИ на интервале съёмки, то на базе уравнений (1),

(2) можно сформировать законы изменения во времени параметров углового движения КА в различных режимах космической сканерной съемки. В настоящее время для сканерных систем высокого и сверхвысокого разрешения [3,  4] широко используются режимы трёхосного углового движения КА в процессе съёмки, которые обеспечивают большую манёвренностьипроизводительностьэтихсовременных систем космического видового наблюдения. В этой связи в работе предлагается модель формирования угловых параметров движения космических сканерных съёмочных систем для одного из таких режимов съёмки.

Известно [5, 6], что в процессе формирования сканерных изображений не должно происходить сложение сигналов изображения от примыкающих друг к другу участков местности (явление «смаза» изображения). Это условие выполнимо, если в геометрическом центре xn(t) = xц; yn(t) = yц линейки матриц ПЗС скорость движения зарядовых пакетов по строкам матриц ПЗС будет постоянной и равной значению некой номинальной скорости

потребовать, чтобы на интервале съёмки выполнялись ещё и следующие условия:

Понятно, что одновременное выполнение условий (3)–(5) обеспечивает синхронность движения зарядовых пакетов по всем матрицам ПЗС. Учитывая соотношение [2]:

продифференцируем уравнение (1) по координате y и подставим в уравнения (1), (2) и в полученные выражения условия формирования изображения (3)–(5).

В результате простых преобразований получим систему трёх уравнений связи угловых параметров съемки с требуемыми значениями составляющих СДИ в следующем виде:

(7)

(8)

(9)

Весь алгоритм разделен на 5 этапов. Рассмотрим каждый из этапов более подробно на примере обработки многозонального космического изображения с КА Landsat 7 (рис. 3).

Этап 1. Ввод исходных данных, их последующаянормировкаиделениепоканалам.На данномэтапеотпользователятребуетсяуказать исходное многозональное изображение (КА Landsat). После чего программа сама выполнит нормировку указанного изображения и сформирует на его основе три независимых друг от другаизображенияпредставляющиесобойпервые четыре канала исходного нормированного изображения — набор L2 (рис. 4, а), последние четыре канала исходного нормированного изображения — набор L3 (рис. 4, в) и все шесть каналов целиком — набор L1 (рис. 4, б).

Следует отметить, что данные полученные на каждом из этапов являются данными для всех последующих этапов.

Этап 2. Расчет вспомогательных пара-

метров. На основе полученных на предыдущем этапе данных выполняется построение ряда вспомогательных изображений, которые будут участвовать в создании изображений на основе нелинейных спектральных признаков, а именно:

n

L = ∑ [(Ri − Ri+1)2 +(λi −λi+1)2 ];

i=1

n

S = ∑[(Ri − Ri+1)2 +(λi −λi+1)2 ];

i=1

гдеS —площадьспектральногомногоугольни-

Рис. 3. Исходное многозональное изображение с КА Landsat–7 (ETM+)

ка; L — периметр спектрального многоугольника; Jλ — статистический момент инерции многоугольника, относительно оси λ; JR — статистический момент инерции многоугольника, относительно оси R; n — число вершин спектрального многоугольника; R— нормированный спектральный коэффициент яркости.

Этап3.Расчетизображенийнаосновенелинейных спектральных признаков для каждого из трех изображений. На данном этапе выполняется построение десяти изображений на основе нелинейных спектральных признаков для каждого из трех исходных изображений. Формулы расчета которых приведены ниже:

где R0 — радиус вписанной окружности (или

меньшая сторона минимального по площади прямоугольника); Rw — радиус описанной окружности (или большая сторона минимального по площади прямоугольника).

Этап 4. Расчет масок объектов. В пред-

лагаемом алгоритме реализованы процедуры выделения пятиклассов объектов.Рассмотрим каждый из них более подробно.

Гидрогафия (obj_1) (рис. 5)

obj _1= Step(P1(4k _2))− Step(P8(4k _1)), [2]

где Step — функция перевода изображения в тематические (присвоении всем отрицательным значениям на изображении 0, а всем положительным 1); P1(4k _2) — признак P1 для последних четырех каналов съемки — набор

L3; P8(4k _1)— признак P8 для первых четырех каналов съемки L2.

Пустыри (obj_2) (рис. 6)

obj _2 = Min(B−obj _1);

B = Step(−NDVI(A));

A = Step(S(4k _2))img,

где S(4k _2) — изображение площади, полученное на втором этапе работы алгоритма для последних четырех каналов съемки — набор L3; img — исходное многозональное изображение с КА Landsat; Min — минимизирующий фильтр (стандартное средство оконной обработки программного пакета ERDAS Imagine)

Антропогенные объекты (obj_3) (рис. 7) obj _3= B−obj _1−obj _2  .

Низкорослая растительность (obj_4) (рис. 8)

obj _4 =1 if R4∆λ− R3 > 13(Max(R)− Min(R)).

Лес (obj_5) (рис. 9)

obj _5 = NDVI −obj _4−obj _3.

Этап 5. Формирование единого растро-

вого изображения. Заключительный этап — это оформление результатов классификации. Программа выполняет объединение полученных масок объектов на предыдущем этапе и