Seit Jahrtausenden beobachten Menschen Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn mit bloßem Auge. Aber
Mathematische Beziehungen
Bevor Isaac Newton die Gesetze der Schwerkraft entdeckteAstronomen fanden Weltraumobjekte, indem sie ihr Sehvermögen nutzten und auf die Hilfe eines Teleskops zurückgriffen. Aber seine Arbeit ermöglichte es, die Beziehung zwischen den Himmelskörpern des Sonnensystems in Form mathematischer Ausdrücke zu betrachten. Dies ermöglichte es Astronomen, Vorhersagen über Planeten, Kometen und andere Objekte mit wohldefinierten Formeln zu treffen.
Zum Beispiel, wenn die Umlaufbahn des Planeten und des Mondesden Newtonschen Gesetzen entsprechen, aber nicht direkten Beobachtungen, dann können Wissenschaftler davon ausgehen, dass ein unbekanntes Objekt zusätzliche Schwerkraft auf das System ausübt. Dies ermöglichte es den Astronomen beispielsweise, auf die Existenz von Neptun zu schließen.
Der Planet Neptun wurde 1846 mithilfe zahlreicher mathematischer Berechnungen entdeckt und beim Vorbeiflug der Voyager 2 im Jahr 1989 gesehen. Quelle: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Mit mathematischen Berechnungen über EinflussSchwerkraft eines unbekannten Objekts in die Umlaufbahn des Uranus, der französische Mathematiker Urbain Le Verrier sagte 1846 die Existenz des achten Planeten des Sonnensystems voraus, und 143 Jahre später beobachtete die Sonde Voyager 2 Neptun aus erster Hand.
Suche nach Vulkan
1859 verwendete Le Verrier dasselbemathematische Berechnungen und versuchte, die Störung der Merkurbahn zu erklären. Er schlug vor, dass der winzige Planet Vulkan nahe genug an der Sonne kreisen könnte, um vom Sonnenlicht verdeckt zu werden, aber groß genug, um die Umlaufbahn von Merkur zu stören.
„Wenn Sie der Gravitationstheorie von Isaac Newton glauben, dannDie Entdeckung eines leichten Wackelns in der Mitte der Merkurbahn, das nicht durch die Anziehungskraft der Venus oder der Erde erklärt werden kann, hat nur eine Interpretation. Möglicherweise gibt es einen unentdeckten Planeten oder eine Gruppe von Asteroiden, die aufgrund ihrer Nähe zur Sonne nicht von der Erde aus beobachtet werden können“, teilte Tom Levenson, Professor für Wissenschaftsjournalismus am Massachusetts Institute of Technology, in einem Interview mit National Geographic mit.
Vulkanfoto: Wikimedia Commons
Diese neue Theorie des Orbitalwackelns von Merkurmarkierte den Beginn der Zeit der "Vulkanomanie" in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Amateurastronomen und professionelle Wissenschaftler haben sich auf die Suche nach dem vermeintlichen Planeten gemacht, und einige haben sogar behauptet, ihn mit eigenen Augen gesehen zu haben.
Die erste dieser "Beobachtungen" wurde gemachtDer französische Amateurastronom Edmond Modest Lescarbault im Jahr 1859. Er arbeitete in einem provisorischen Observatorium, das in einem Hinterhofschuppen eingerichtet worden war, richtete sein Teleskop auf die Sonne und sah etwas, das wie ein winziger, runder Planet aussah. Später teilte er seine Beobachtungen mit Le Verrier, und sein Ruf spielte eine Rolle – alle waren von der Existenz Vulcans überzeugt. Darüber hinaus hatten Wissenschaftler angesichts dieser Ära wenig Grund, an der Entdeckung zu zweifeln. Tatsache ist, dass es perfekt in die vorherrschende Vorstellung vom Universum passt, die auf Newtons Gravitationsgesetzen basiert.
Was wissen wir über einen nicht existierenden Planeten?
Es wird angenommen, dass die Masse des Vulkans sollteder Masse des Merkur entsprechen, um eine Gravitationswirkung auf den "Nachbarn" auszuüben. Le Verrier glaubte jedoch, dass dies nicht ausreichte, und neigte dazu zu glauben, dass eine Gruppe von Asteroiden unverzichtbar sei.
Allerdings Lescarbaults Beobachtungen und Aufzeichnungendie er bei sich trug, lieferten dem Mathematiker wichtige Daten, damit er versuchen konnte, die Umlaufbahn von Vulkan, die Entfernung von der Sonne und andere Eigenschaften zu bestimmen. Aus diesen Daten errechnete Le Verrier eine annähernd kreisförmige Umlaufbahn des Planeten. Er schätzte die Entfernung von Vulkan zum Stern auf etwa 21 Millionen km. Wie Sie wissen, hat Merkur die exzentrischste Umlaufbahn aller Planeten des Sonnensystems, aber bei seiner nächsten Annäherung an die Sonne im Perihel sind es etwa 45,8 Millionen km.
Le Verrier berechnete die Umlaufzeit:Der Wissenschaftler benötigte etwa 19 Tage und 18 Stunden bei einer Umlaufbahnneigung von etwa 12 Grad und 10 Minuten relativ zur Ekliptik. Vor seinem Tod im Jahr 1877 unternahm der Mathematiker mehrere Versuche, den Transit von Vulkan durch die Sonne vor seinem Tod vorherzusagen, aber dies blieb erfolglos.
Abgesehen von Le Verriers Berechnungen könnte kaum etwas anderes seinmit Gewissheit über einen Planeten zu sagen, der schließlich nicht wirklich existierte. Wenn es ihn gäbe, wäre er um ein Vielfaches heißer als Merkur, da er der Sonne mehr als doppelt so nahe war. Dies könnte der Grund sein, warum einige Beobachter, die behaupteten, Vulkan gesehen zu haben, behaupteten, er habe einen rötlichen Farbton.
Wer hat die Suche nach Vulkan begraben?
Obwohl Newtons Gesetze bei der Vorhersage hilfreich warenGravitationseffekte, sie sind nicht die letzte Wahrheit. Als Albert Einstein begann, seine allgemeine Relativitätstheorie zu entwickeln, war ihm der schwer fassbare Planet Vulkan sehr wichtig.
Tatsache ist, dass Merkur ein "Testgelände" für warEntwicklung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie. Wenn sie das Wackeln der Merkurbahn erklären könnte, ohne sich auf die Existenz von Vulkan zu „verlassen“, würde sie nicht nur ein großes Rätsel der Astronomie und Physik lösen. Die Allgemeine Relativitätstheorie hat Newton und seine Bewegungs- und Gravitationsgesetze in der Beschreibung des Universums vollständig ersetzt.
Die Schlüsselentdeckung der Allgemeinen RelativitätstheorieEinsteins Vorstellung von der Schwerkraft war mehr als nur eine Kraft zwischen zwei Körpern, wie Newton glaubte. Für Einstein war dies eine Folge des „Eintauchens“ von Masse in das „Gewebe“ dessen, was er Raumzeit nannte.
Nach den Grundlagen der Allgemeinen RelativitätstheorieRaum und Zeit sind nicht statisch, sondern dynamisch und dem Wandel unterworfen. Wie dies geschieht, hängt von der Anwesenheit und Bewegung von Materie und Energie ab. Eine riesige Masse wie die Sonne erzeugt Kurven in der Raumzeit. Es ist normal, dass der Stern die Bewegung von Objekten beeinflusst. Zum Beispiel in der Umlaufbahn des Merkur.
Ohne gekrümmte Raumzeiteine andere Masse, wie der Planet Vulkan, die ihn zum Wackeln bringen wird. Aber gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie verhält sich Merkur genau so, wie Einstein es vorhergesagt hat. Infolgedessen blieb der Planet Vulkan mehr als 100 Jahre nach der Veröffentlichung der Allgemeinen Relativitätstheorie hypothetisch und wurde nicht mehr gesucht.
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