Po tisíce rokov ľudia pozorovali Merkúr, Venušu, Mars, Jupiter a Saturn voľným okom. Ale
Matematické vzťahy
Predtým, ako Isaac Newton objavil zákony gravitácieastronómovia našli vesmírne objekty pomocou zraku a uchýlili sa k pomoci ďalekohľadu. Jeho práca však umožnila zvážiť vzťah medzi nebeskými telesami slnečnej sústavy vo forme matematických výrazov. To umožnilo astronómom predpovedať planéty, kométy a iné objekty pomocou dobre definovaných vzorcov.
Napríklad, ak obežná dráha planéty a Mesiacazodpovedajú Newtonovým zákonom, ale nie priamym pozorovaniam, potom môžu vedci predpokladať, že nejaký neznámy objekt pôsobí na systém dodatočnou gravitáciou. Napríklad to umožnilo astronómom dospieť k záveru o existencii Neptúna.
Planéta Neptún, objavená v roku 1846 pomocou mnohých matematických výpočtov, ako bola pozorovaná počas preletu sondy Voyager 2 v roku 1989. Zdroj: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Použitie matematických výpočtov o vplyvegravitácii neznámeho objektu na obežnú dráhu Uránu, francúzsky matematik Urbain Le Verrier predpovedal existenciu ôsmej planéty slnečnej sústavy.Stalo sa tak v roku 1846 a o 143 rokov neskôr sonda Voyager 2 pozorovala Neptún z prvej ruky.
Hľadaj Vulcan
V roku 1859 to isté použil Le Verriermatematické výpočty a pokúsili sa vysvetliť poruchu orbity Merkúra. Navrhol, že malá planéta Vulcan by mohla obiehať dostatočne blízko Slnka, aby bola zakrytá slnečným žiarením, ale dostatočne veľká na to, aby narušila obežnú dráhu Merkúra.
"Ak veríte teórii gravitácie Isaaca Newtona, potom."objav mierneho kolísania uprostred obežnej dráhy Merkúra, ktoré nemožno vysvetliť ťahom Venuše alebo Zeme, má len jeden výklad. Môže existovať neobjavená planéta alebo skupina asteroidov, ktoré nemožno pozorovať zo Zeme kvôli jej blízkosti k Slnku, “povedal Tom Levenson, profesor vedeckej žurnalistiky na Massachusetts Institute of Technology, v rozhovore pre National Geographic.
Foto sopky: Wikimedia Commons
Táto nová teória orbitálneho kolísania Merkúraznamenal začiatok obdobia „vulkanománie“ v druhej polovici 19. storočia. Amatérski astronómovia a profesionálni vedci sa vydali hľadať údajnú planétu a niektorí dokonca tvrdili, že ju videli na vlastné oči.
Uskutočnilo sa prvé z týchto „pozorovaní“.Francúzsky amatérsky astronóm Edmond Modest Lescarbault v roku 1859. Pracoval v provizórnom observatóriu umiestnenom v prístrešku na dvore, namieril svoj ďalekohľad na Slnko a uvidel niečo, čo vyzeralo ako malá, okrúhla planéta. Neskôr sa o svoje postrehy podelil s Le Verrierom a rolu zohrala aj jeho povesť – všetci boli presvedčení o existencii Vulcanu. Navyše, vzhľadom na tú éru, vedci nemali dôvod pochybovať o objave. Faktom je, že dokonale zapadá do prevládajúcej myšlienky vesmíru, založenej na Newtonových gravitačných zákonoch.
Čo vieme o neexistujúcej planéte?
Predpokladá sa, že hmotnosť sopky by malazodpovedajú hmotnosti Merkúra, aby na „suseda“ pôsobili gravitačne. Le Verrier však veril, že to nestačí, a priklonil sa k názoru, že skupina asteroidov je nevyhnutná.
Avšak Lescarbaultove pozorovania a záznamyktoré o nich uchovával, poskytol matematikovi dôležité údaje, aby sa mohol pokúsiť určiť dráhu Vulkánu, vzdialenosť od Slnka a ďalšie charakteristiky. Z týchto údajov Le Verrier vypočítal približne kruhovú obežnú dráhu planéty. Vzdialenosť Vulkánu od hviezdy odhadol na približne 21 miliónov km. Ako viete, Merkúr má najexcentrickejšiu obežnú dráhu spomedzi všetkých planét slnečnej sústavy, no pri najbližšom priblížení k Slnku v perihéliu je to asi 45,8 milióna km.
Le Verrier vypočítal obdobie revolúcie:vedcom to trvalo asi 19 dní a 18 hodín so sklonom obežnej dráhy asi 12 stupňov a 10 minút vzhľadom na ekliptiku. Pred svojou smrťou v roku 1877 sa matematik niekoľkokrát pokúsil predpovedať prechod Vulkánu cez Slnko pred svojou smrťou, ale zišlo sa to.
Okrem Le Verrierových výpočtov by to mohlo byť len máločopovedať s istotou o planéte, ktorá napokon v skutočnosti neexistovala. Ak by existoval, bol by mnohokrát teplejší ako Merkúr, keďže bol viac ako dvakrát bližšie k Slnku. To môže byť dôvod, prečo niektorí pozorovatelia, ktorí tvrdili, že videli Vulcan, tvrdili, že má červenkastý odtieň.
Kto pochoval hľadanie Vulkána?
Aj keď Newtonove zákony boli nápomocné pri predpovedanígravitačné účinky, nie sú konečnou pravdou. Takže, keď Albert Einstein začal rozvíjať svoju všeobecnú teóriu relativity, nepolapiteľná planéta Vulcan bola pre neho veľmi dôležitá.
Faktom je, že Merkúr bol „skúšobným terénom“.vývoj jeho všeobecnej teórie relativity. Ak by dokázala vysvetliť kolísanie obežnej dráhy Merkúra bez „spoliehania sa“ na existenciu Vulkánu, nielenže by vyriešila veľkú záhadu v astronómii a fyzike. Všeobecná relativita úplne nahradila Newtona a jeho zákony pohybu a gravitácie v popise Vesmíru.
Kľúčový objav všeobecnej teórie relativityEinsteinova myšlienka gravitácie bola viac ako len sila medzi dvoma telami, ako veril Newton. Pre Einsteina to bol dôsledok „ponorenia“ hmoty do „látky“ toho, čo nazval časopriestorom.
Podľa základov všeobecnej teórie relativity,priestor a čas nie sú statické, ale dynamické a podliehajú zmenám. Ako sa to stane, závisí od prítomnosti a pohybu hmoty a energie. Obrovská hmota ako Slnko vytvára krivky v časopriestore. Je normálne, že hviezda ovplyvní pohyb objektov. Napríklad na obežnej dráhe Merkúra.
Bez zakriveného časopriestorunejaká iná hmota, ako napríklad planéta Vulcan, ktorá spôsobí jej kolísanie. Ale podľa všeobecnej teórie relativity sa Merkúr správa presne tak, ako predpovedal Einstein. V dôsledku toho, viac ako 100 rokov po zverejnení všeobecnej teórie relativity, planéta Vulcan zostala hypotetická a už ju nehľadala.
Čítaj viac
Štandardný fyzikálny model už nie je relevantný? Hlavná vec o novej práci vedcov na zrážke
Vedci „vzkriesili“ staroveký enzým, aby do roku 2050 nakŕmil 9 miliárd ľudí
Našli sa stopy po najsilnejšom zemetrasení v histórii ľudstva