Протягом тисячоліть люди спостерігали неозброєним оком Меркурій, Венеру, Марс, Юпітер та Сатурн. Але
Математичні відносини
До відкриття Ісааком Ньютоном законів тяжінняастрономи знаходили космічні об'єкти, використовуючи зір і вдаючись по допомогу телескопа. Але його робота дозволила розглядати відносини між небесними тілами Сонячної системи як математичних висловів. Це дозволило астрономам робити прогнози про планети, комети та інші об'єкти, використовуючи чітко визначені формули.
Наприклад, якщо орбіта планети та місяцявідповідають законам Ньютона, але з прямим спостереженням, то вчені можуть припустити, що якийсь невідомий об'єкт надає систему додаткову гравітацію. Наприклад, саме це дозволило астрономам дійти невтішного висновку про існування Нептуна.
Планета Нептун, відкрита в 1846 року за допомогою великої кількості математичних обчислень, як видно під час прольоту зонда «Вояджер-2» у 1989 року. Джерело: NASA/JPL/Voyager-ISS/Justin Cowart
Використовуючи математичні обчислення про впливГравітації невідомого об'єкта на орбіту Урана, французький математик Урбен Левер'є передбачив існування восьмої планети Сонячної системи.
Пошуки Вулкану
У 1859 році Левер'є використовував ті жматематичні обчислення і спробували пояснити обурення орбіти Меркурія. Він припустив, що крихітна планета Вулкан може обертатися досить близько до Сонця, щоб бути прихованою від очей сонячним світлом, але досить великою, щоб порушити Меркурія орбіту.
«Якщо вірити теорії гравітації Ісаака Ньютона, тоВиявлення легкого коливання в середині орбіти Меркурія, яке не можна пояснити тяжінням Венери або Землі, має лише одну інтерпретацію. Там може бути невідкрита планета або група астероїдів, яку неможливо спостерігати із Землі через близькість до Сонця», — поділився в інтерв'ю National Geographic Том Левенсон, професор наукової журналістики Массачусетського технологічного інституту.
Вулкан Фото: ВікіСклад
Ця нова теорія коливання орбіти Меркуріязапочаткувала період «вулканоманії» у другій половині XIX століття. Астрономи-аматори та професійні вчені «вирушили» на пошуки передбачуваної планети, а деякі навіть стверджували, що бачили її на власні очі.
Перше з цих «спостережень» було зробленофранцузьким астрономом-аматором Едмоном Модест Лескарбо у 1859 році. Працюючи в імпровізованій обсерваторії, обладнаній у сараї на задньому дворі, він навів телескоп на Сонце і побачив щось, подібне до крихітної круглої планети. Пізніше він поділився своїми спостереженнями з Левер'є, і його репутація зіграла свою роль - усі переконалися у існуванні Вулкану. Крім того, з огляду на ту епоху, вчені мали мало причин, щоб сумніватися у відкритті. Справа в тому, що воно ідеально вписується в панування уявлення про Всесвіт, засноване на законах тяжіння Ньютона.
Що ми знаємо про неіснуючу планету?
Вважається, що маса Вулкану виннавідповідати масі Меркурія, щоб гравітаційний вплив на «сусіда». Однак Левер'є вважав, що цього недостатньо і схилявся до того, що без групи астероїдів не обійтися.
Тим не менш, спостереження Лескарбо та записи,які він вів про них, надали математику важливі дані, щоб він міг спробувати визначити орбіту Вулкана, відстань від Сонця та інші характеристики. За цими даними Левер'є розрахував приблизно кругову орбіту планети. Він оцінив відстань Вулкана від зірки приблизно 21 млн км. Як відомо, у Меркурія найбільш ексцентрична орбіта серед усіх планет Сонячної системи, але при максимальному зближенні із Сонцем у перигелії вона становить близько 45,8 млн км.
Левер'є розрахував період звернення:у вченого вийшло близько 19 днів і 18 годин із нахиленням орбіти близько 12 градусів та 10 хвилин щодо екліптики. До своєї смерті в 1877 році математик зробив кілька спроб передбачити транзит Вулкана через Сонце перед смертю, але це ні до чого не призвело.
Крім розрахунків Левер'є, мало ще можна булосказати з упевненістю про планету, якої, зрештою, не існувало насправді. Якби вона існувала, то була б у рази гарячіше, ніж Меркурій, оскільки знаходиласт більш ніж удвічі ближче до Сонця. Можливо тому деякі спостерігачі, які стверджували, що бачили Вулкан, стверджували, що він мав червонуватий відтінок.
Хто поховав пошуки Вулкану?
Хоча закони Ньютона були допомагають передбачатигравітаційні ефекти вони не є істиною в останній інстанції. Так, коли Альберт Ейнштейн почав розробляти свою загальну теорію відносності, невловима планета Вулкан була дуже важливою для нього.
Справа в тому, що Меркурій був «полігоном» длярозроблення його загальної теорії відносності. Якби вона могла пояснити коливання орбіти Меркурія, не «покладаючись» на існування Вулкана, вона не тільки дозволила б велику загадку в астрономії та фізиці. ОТО повністю замінила Ньютона та його закони руху та тяжіння в описі Всесвіту.
Ключовим відкриттям загальної теорії відносностіЕйнштейна було уявлення про гравітацію як про щось більше, ніж просто про силу між двома тілами, як вважав Ньютон. Для Ейнштейна це було наслідком занурення маси в тканину того, що він назвав простором-часом.
Відповідно до основ загальної теорії відносності,простір і час не статичні, а динамічні та можуть змінюватися. Те, як це відбувається, залежить від присутності та руху матерії та енергії. Величезна маса, подібна до Сонця, створює криві в просторі-часі. Це нормально, що зірка впливатиме на рух об'єктів. Наприклад, на орбіту Меркурія.
Без викривленого простору-часу потрібнаякась інша маса, наприклад, планети Вулкан, яка змусить її вагатися. Але, згідно з ВТО, Меркурій веде себе саме так, як передбачав Ейнштейн. У результаті, за 100 років після публікації загальної теорії відносності планета Вулкан так і залишилася гіпотетичною і її перестали шукати.
Читати далі
Стандартна модель фізики вже не є актуальною? Головне про нову роботу вчених на колайдері
Вчені «воскресили» стародавній фермент, щоб прогодувати 9 млрд людей до 2050 року
Знайдено сліди найсильнішого землетрусу в історії людства