Po tisíce let lidé pozorovali Merkur, Venuši, Mars, Jupiter a Saturn pouhým okem. Ale
Matematické vztahy
Než Isaac Newton objevil zákony gravitaceastronomové našli vesmírné objekty pomocí zraku a uchýlili se k pomoci dalekohledu. Ale jeho práce umožnila uvažovat o vztahu mezi nebeskými tělesy sluneční soustavy ve formě matematických výrazů. To umožnilo astronomům předpovídat planety, komety a další objekty pomocí dobře definovaných vzorců.
Například pokud oběžná dráha planety a Měsíceodpovídají Newtonovým zákonům, ale ne přímým pozorováním, pak vědci mohou předpokládat, že nějaký neznámý objekt působí na systém další gravitací. To například umožnilo astronomům dospět k závěru o existenci Neptunu.
Planeta Neptun, objevená v roce 1846 pomocí mnoha matematických výpočtů, jak je vidět během průletu Voyagerem 2 v roce 1989. Zdroj: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Použití matematických výpočtů o vlivugravitace neznámého objektu na oběžnou dráhu Uranu, francouzský matematik Urbain Le Verrier předpověděl existenci osmé planety sluneční soustavy. Stalo se tak v roce 1846 a o 143 let později sonda Voyager 2 z první ruky pozorovala Neptun.
Hledejte Vulcan
V roce 1859 použil Le Verrier totéžmatematickými výpočty a pokusil se vysvětlit poruchu orbity Merkuru. Navrhl, že malá planeta Vulcan by mohla obíhat dostatečně blízko ke Slunci, aby byla zakryta slunečním světlem, ale dostatečně velká, aby narušila oběžnou dráhu Merkuru.
"Pokud věříte teorii gravitace Isaaca Newtona, pak."objev mírného kolísání uprostřed oběžné dráhy Merkuru, které nelze vysvětlit tahem Venuše nebo Země, má pouze jeden výklad. Může existovat neobjevená planeta nebo skupina asteroidů, které nelze ze Země pozorovat kvůli její blízkosti ke Slunci, “řekl Tom Levenson, profesor vědecké žurnalistiky na Massachusetts Institute of Technology, v rozhovoru pro National Geographic.
Foto sopky: Wikimedia Commons
Tato nová teorie orbitálního kolísání Merkuruznamenalo začátek období „vulkanománie“ ve druhé polovině 19. století. Amatérští astronomové a profesionální vědci se vydali hledat domnělou planetu a někteří dokonce tvrdili, že ji viděli na vlastní oči.
Bylo učiněno první z těchto „pozorování“.Francouzský amatérský astronom Edmond Modest Lescarbault v roce 1859. Pracoval v provizorní observatoři zřízené v kůlně na dvorku, namířil svůj dalekohled na Slunce a uviděl něco, co vypadalo jako malá, kulatá planeta. Později se o své postřehy podělil s Le Verrierem a roli sehrála jeho pověst – všichni byli přesvědčeni o existenci Vulcanu. Navíc vzhledem k té době neměli vědci moc důvodů o objevu pochybovat. Faktem je, že dokonale zapadá do převládající představy o vesmíru, založené na Newtonových zákonech gravitace.
Co víme o neexistující planetě?
Předpokládá se, že hmotnost sopky by mělaodpovídají hmotnosti Merkuru, aby na „souseda“ působily gravitací. Le Verrier se však domníval, že to nestačí, a přikláněl se k názoru, že skupina asteroidů je nepostradatelná.
Nicméně Lescarbaultova pozorování a záznamykteré o nich uchovával, poskytl matematikovi důležitá data, aby se mohl pokusit určit dráhu Vulkánu, vzdálenost od Slunce a další charakteristiky. Z těchto údajů Le Verrier vypočítal přibližně kruhovou dráhu planety. Vzdálenost Vulkánu od hvězdy odhadl na asi 21 milionů km. Jak víte, Merkur má nejexcentričtější oběžnou dráhu ze všech planet sluneční soustavy, ale při nejbližším přiblížení ke Slunci v perihéliu je to asi 45,8 milionů km.
Le Verrier vypočítal období revoluce:vědci to trvalo asi 19 dní a 18 hodin s orbitálním sklonem asi 12 stupňů a 10 minut vzhledem k ekliptice. Před svou smrtí v roce 1877 se matematik několikrát pokusil předpovědět přechod Vulkánu přes Slunce před svou smrtí, ale sešlo se to.
Kromě Le Verrierových výpočtů to nemohlo být nic jinéhoříci s jistotou o planetě, která koneckonců ve skutečnosti neexistovala. Pokud by existoval, byl by mnohokrát teplejší než Merkur, protože byl více než dvakrát tak blízko ke Slunci. To může být důvod, proč někteří pozorovatelé, kteří tvrdili, že viděli Vulkán, tvrdili, že má načervenalý odstín.
Kdo pohřbil pátrání po Vulkánu?
Ačkoli Newtonovy zákony byly užitečné při předpovídánígravitační účinky, nejsou konečnou pravdou. Takže když Albert Einstein začal rozvíjet svou obecnou teorii relativity, byla pro něj velmi důležitá nepolapitelná planeta Vulcan.
Faktem je, že Merkur byl "zkušebním polem".vývoj jeho obecné teorie relativity. Pokud by dokázala vysvětlit kolísání oběžné dráhy Merkuru, aniž by se „spoléhala“ na existenci Vulkánu, vyřešila by nejen velkou záhadu v astronomii a fyzice. Obecná teorie relativity zcela nahradila Newtona a jeho zákony pohybu a gravitace v popisu Vesmíru.
Klíčový objev obecné teorie relativityEinsteinova myšlenka gravitace byla víc než jen síla mezi dvěma těly, jak věřil Newton. Pro Einsteina to byl důsledek „ponoření“ hmoty do „látky“ toho, co nazýval časoprostor.
Podle základů obecné teorie relativityprostor a čas nejsou statické, ale dynamické a podléhají změnám. Jak se to stane, závisí na přítomnosti a pohybu hmoty a energie. Obrovská hmota jako Slunce vytváří křivky v časoprostoru. Je normální, že hvězda ovlivní pohyb objektů. Například na oběžné dráze Merkuru.
Bez zakřiveného časoprostorunějaká jiná hmota, jako je planeta Vulcan, která způsobí její kolísání. Ale podle obecné teorie relativity se Merkur chová přesně tak, jak předpověděl Einstein. Výsledkem bylo, že více než 100 let po zveřejnění obecné teorie relativity zůstala planeta Vulcan hypotetická a již ji nehledala.
Přečtěte si více
Není již standardní model fyziky relevantní? To hlavní o nové práci vědců na urychlovači
Vědci „vzkřísili“ starověký enzym, aby do roku 2050 nakrmil 9 miliard lidí
Nalezeny stopy nejsilnějšího zemětřesení v historii lidstva