Évezredek óta az emberek szabad szemmel figyelték meg a Merkúrt, a Vénuszt, a Marsot, a Jupitert és a Szaturnuszt. De
Matematikai összefüggések
Mielőtt Isaac Newton felfedezte a gravitáció törvényeita csillagászok látásuk és távcső segítségével találtak űrobjektumokat. Munkája azonban lehetővé tette a Naprendszer égitestei közötti kapcsolat matematikai kifejezések formájában történő mérlegelését. Ez lehetővé tette a csillagászok számára, hogy előrejelzéseket készítsenek bolygókról, üstökösökről és más objektumokról jól definiált képletek segítségével.
Például ha a bolygó és a hold pályájamegfelelnek Newton törvényeinek, de nem a közvetlen megfigyeléseknek, akkor a tudósok feltételezhetik, hogy valamilyen ismeretlen tárgy további gravitációt fejt ki a rendszerre. Például ez tette lehetővé a csillagászoknak, hogy következtetéseket vonjanak le a Neptunusz létezéséről.
A Neptunusz bolygót, amelyet 1846-ban fedeztek fel sok matematikai számítással, amint azt a Voyager 2 1989-es elrepülése során láthattuk. Forrás: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Matematikai számítások alkalmazása a befolyásrólIsmeretlen objektum gravitációja az Uránusz pályájára, Urbain Le Verrier francia matematikus megjósolta a Naprendszer nyolcadik bolygójának létezését.Ez 1846-ban történt, és 143 évvel később a Voyager 2 szonda első kézből figyelte meg a Neptunust.
Vulcan keresése
1859-ben a Le Verrier is ugyanezt használtamatematikai számításokat, és megpróbálta megmagyarázni a Merkúr pályájának perturbációját. Felvetette, hogy az apró Vulkán bolygó elég közel keringhet a Naphoz ahhoz, hogy a napfény eltakarja, de elég nagy ahhoz, hogy megzavarja a Merkúr pályáját.
„Ha hiszel Isaac Newton gravitációs elméletében, akkora Merkúr pályája közepén tapasztalható enyhe ingadozás felfedezésének, amely nem magyarázható a Vénusz vagy a Föld vonzásával, csak egy értelmezése van. Lehet, hogy van egy fel nem fedezett bolygó vagy egy kisbolygócsoport, amelyet a Naphoz való közelsége miatt nem lehet megfigyelni a Földről” – osztotta meg a National Geographicnak adott interjújában Tom Levenson, a Massachusetts Institute of Technology tudományos újságírás professzora.
Vulkán Fotó: Wikimedia Commons
Ez az új elmélet a Merkúr orbitális ingadozásárólszázad második felében a „vulkanománia” időszakának kezdetét jelentette. Amatőr csillagászok és hivatásos tudósok keresték a feltételezett bolygót, és néhányan azt állították, hogy saját szemükkel látták.
Az első ilyen „megfigyelés” megtörténtEdmond Modest Lescarbault francia amatőr csillagász 1859-ben. Egy háztáji fészerben felállított ideiglenes obszervatóriumban dolgozott, távcsövét a Napra irányította, és megpillantotta a kis, kerek bolygót. Később megfigyeléseit megosztotta Le Verrier-vel, és ebben a hírneve is szerepet játszott – mindenki meg volt győződve a Vulcan létezéséről. Ráadásul, tekintettel arra a korszakra, a tudósoknak nem sok okuk volt kételkedni a felfedezésben. A helyzet az, hogy tökéletesen illeszkedik az Univerzum uralkodó elképzelésébe, amely Newton gravitációs törvényein alapul.
Mit tudunk egy nem létező bolygóról?
Úgy gondolják, hogy a vulkán tömegének kellmegfelelnek a Merkúr tömegének, hogy gravitációs hatást fejtsenek ki a „szomszédra”. Le Verrier azonban úgy vélte, hogy ez nem elég, és hajlott azt hinni, hogy egy kisbolygócsoport nélkülözhetetlen.
Lescarbault megfigyelései és feljegyzései azonbanamelyeket megőrzött róluk, fontos adatokkal látta el a matematikust, hogy megpróbálja meghatározni a Vulkán pályáját, a Naptól való távolságát és egyéb jellemzőket. Ezekből az adatokból Le Verrier kiszámította a bolygó megközelítőleg kör alakú pályáját. A Vulkán távolságát a csillagtól körülbelül 21 millió km-re becsülte. Mint ismeretes, a Merkúr kering a legexcentrikusabb pályával a Naprendszer összes bolygója közül, de a Naphoz legközelebb eső perihéliumnál körülbelül 45,8 millió km.
Le Verrier kiszámította a forradalom időszakát:a tudós körülbelül 19 napot és 18 órát vett igénybe az ekliptikához képest körülbelül 12 fokos orbitális dőlésszöggel és 10 perccel. 1877-ben bekövetkezett halála előtt a matematikus többször is kísérletet tett a Vulkán halála előtti Napon való áthaladásának előrejelzésére, de ez nem vezetett eredményre.
Le Verrier számításain kívül más nem is lehetnehatározottan mondani egy bolygóról, amely végül is valójában nem is létezett. Ha létezne, sokszor melegebb lenne, mint a Merkúr, mivel több mint kétszer olyan közel volt a Naphoz. Ez lehet az oka annak, hogy egyes megfigyelők, akik azt állították, hogy látták a Vulcant, azt állították, hogy vöröses árnyalatú.
Ki temette el a Vulkán keresését?
Bár Newton törvényei hasznosak voltak az előrejelzésbengravitációs hatások, nem ezek a végső igazság. Tehát amikor Albert Einstein elkezdte kidolgozni általános relativitáselméletét, a megfoghatatlan Vulkán bolygó nagyon fontos volt számára.
A helyzet az, hogy a Merkúr a „próbaterepe” voltáltalános relativitáselméletének kidolgozása. Ha meg tudná magyarázni a Merkúr keringésének ingadozását anélkül, hogy a Vulkán létezésére "támaszkodna", akkor nemcsak a csillagászatban és a fizikában oldana meg egy nagy rejtélyt. Az általános relativitáselmélet teljesen felváltotta Newtont, valamint mozgás- és gravitációs törvényeit az Univerzum leírásában.
Az általános relativitáselmélet kulcsfontosságú felfedezéseEinstein elképzelése a gravitációról több volt, mint két test közötti erő, ahogy Newton hitte. Einstein számára ez annak a következménye volt, hogy a tömeg „elmerült” az általa téridőnek nevezett „szövetben”.
Az általános relativitáselmélet alapjai szerinta tér és az idő nem statikus, hanem dinamikus és változékony. Az, hogy ez hogyan történik, az anyag és az energia jelenlététől és mozgásától függ. A Naphoz hasonló hatalmas tömeg görbéket hoz létre a téridőben. Normális, hogy a csillag befolyásolja a tárgyak mozgását. Például a Merkúr pályáján.
Görbe téridő nélkülvalami más tömeg, például a Vulkán bolygó, amely inogni fog. De az általános relativitáselmélet szerint a Merkúr pontosan úgy viselkedik, ahogy Einstein megjósolta. Ennek eredményeként több mint 100 évvel az általános relativitáselmélet közzététele után a Vulkán bolygó hipotetikus maradt, és többé nem kereste.
Olvass tovább
A fizika standard modellje már nem releváns? A legfontosabb dolog a tudósok új munkájáról az ütközőnél
A tudósok „feltámasztottak” egy ősi enzimet, amely 2050-re 9 milliárd ember táplálékát szolgálja
Az emberiség történetének legerősebb földrengésének nyomait találták