В продължение на хиляди години хората са наблюдавали Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн с просто око. Но
Математически отношения
Преди Исак Нютон да открие законите на гравитациятаастрономите откриват космически обекти, използвайки зрението си и прибягвайки до помощта на телескоп. Но работата му направи възможно да се разгледа връзката между небесните тела на Слънчевата система под формата на математически изрази. Това позволи на астрономите да правят прогнози за планети, комети и други обекти, използвайки добре дефинирани формули.
Например, ако орбитата на планетата и лунатаотговарят на законите на Нютон, но не и на директни наблюдения, тогава учените могат да предположат, че някакъв неизвестен обект упражнява допълнителна гравитация върху системата. Например, това позволи на астрономите да направят заключение за съществуването на Нептун.
Планетата Нептун, открита през 1846 г. с помощта на много математически изчисления, както се вижда по време на прелитането на Вояджър 2 през 1989 г. Източник: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Използване на математически изчисления за влияниегравитацията на неизвестен обект в орбитата на Уран, френският математик Урбен Льо Верие предсказва съществуването на осмата планета от Слънчевата система.Това се случва през 1846 г., а 143 години по-късно сондата Вояджър 2 наблюдава Нептун от първа ръка.
Търсете Вулкан
През 1859 г. Льо Верие използва същотоматематически изчисления и се опита да обясни смущенията в орбитата на Меркурий. Той предположи, че малката планета Вулкан може да обикаля достатъчно близо до Слънцето, за да бъде скрита от слънчевата светлина, но достатъчно голяма, за да наруши орбитата на Меркурий.
„Ако вярвате на теорията за гравитацията на Исак Нютон, тогаваоткриването на леко люлеене в средата на орбитата на Меркурий, което не може да се обясни с привличането на Венера или Земята, има само една интерпретация. Може да има неоткрита планета или група астероиди, които не могат да бъдат наблюдавани от Земята поради близостта й до Слънцето “, сподели Том Левенсън, професор по научна журналистика в Масачузетския технологичен институт, в интервю за National Geographic.
Снимка на вулкана: Wikimedia Commons
Тази нова теория за орбиталното колебание на Меркурийпоставя началото на периода на „вулканомания“ през втората половина на 19 век. Астрономи любители и професионални учени са тръгнали да търсят предполагаемата планета, а някои дори твърдят, че са я видели със собствените си очи.
Направено е първото от тези „наблюдения“.Френският астроном любител Едмон Модест Лескарбо през 1859 г. Работейки в импровизирана обсерватория, разположена в навес в задния двор, той насочи телескопа си към Слънцето и видя нещо, което изглеждаше като малка кръгла планета. По-късно той сподели наблюденията си с Льо Верие и репутацията му изигра роля - всички бяха убедени в съществуването на Вулкан. Освен това, като се има предвид тази епоха, учените нямаха много причини да се съмняват в откритието. Факт е, че той идеално се вписва в преобладаващата идея за Вселената, основана на законите на Нютон за гравитацията.
Какво знаем за несъществуваща планета?
Смята се, че масата на вулкана трябвасъответстват на масата на Меркурий, за да упражнят гравитационен ефект върху "съседа". Въпреки това, Льо Верие вярваше, че това не е достатъчно, и беше склонен да вярва, че група астероиди е необходима.
Въпреки това, наблюденията и записите на Лескарбокоито той запази за тях, предостави на математика важни данни, за да може да се опита да определи орбитата на Вулкан, разстоянието от Слънцето и други характеристики. От тези данни Льо Верие изчислява приблизително кръгова орбита на планетата. Той оцени разстоянието на Вулкан от звездата на около 21 милиона км. Както знаете, Меркурий има най-ексцентричната орбита сред всички планети на Слънчевата система, но при най-близкото си приближаване до Слънцето в перихелий е около 45,8 милиона км.
Льо Верие изчислява периода на революция:ученият отне около 19 дни и 18 часа с орбитален наклон от около 12 градуса и 10 минути спрямо еклиптиката. Преди смъртта си през 1877 г. математикът прави няколко опита да предскаже преминаването на Вулкан през Слънцето преди смъртта му, но това не се получи.
Освен изчисленията на Льо Верие, нищо друго не би могло да бъдеда се каже със сигурност за планета, която в края на краищата всъщност не е съществувала. Ако съществуваше, щеше да е много пъти по-горещо от Меркурий, тъй като беше повече от два пъти по-близо до Слънцето. Това може би е причината някои наблюдатели, които твърдят, че са видели Вулкан, твърдят, че има червеникав оттенък.
Кой погреба търсенето на Вулкан?
Въпреки че законите на Нютон бяха полезни при прогнозиранетогравитационни ефекти, те не са последната истина. И така, когато Алберт Айнщайн започна да развива общата си теория на относителността, неуловимата планета Вулкан беше много важна за него.
Факт е, че Меркурий е бил "изпитателен полигон" заразвитие на неговата обща теория на относителността. Ако можеше да обясни люлеенето на орбитата на Меркурий, без да „разчита“ на съществуването на Вулкан, тя не само би разрешила голяма мистерия в астрономията и физиката. Общата теория на относителността напълно замени Нютон и неговите закони за движение и гравитация в описанието на Вселената.
Ключовото откритие на общата теория на относителносттаИдеята на Айнщайн за гравитацията е нещо повече от просто сила между две тела, както вярваше Нютон. За Айнщайн това е следствие от "потапянето" на масата в "тъканта" на това, което той нарича пространство-време.
Според основите на общата теория на относителността,пространството и времето не са статични, а динамични и подлежат на промяна. Как се случва това зависи от наличието и движението на материята и енергията. Огромна маса като Слънцето създава криви в пространство-времето. Нормално е звездата да влияе върху движението на обекти. Например в орбитата на Меркурий.
Без извито пространство-временякаква друга маса, като планетата Вулкан, която ще я накара да се люлее. Но според общата теория на относителността Меркурий се държи точно както е предсказал Айнщайн. В резултат на това повече от 100 години след публикуването на общата теория на относителността планетата Вулкан остава хипотетична и вече не я търси.
Прочетете още
Стандартният модел на физиката вече не е актуален? Основното за новата работа на учените в колайдера
Учените „възкресяват“ древен ензим, за да нахрани 9 милиарда души до 2050 г.
Намерени са следи от най-силното земетресение в историята на човечеството