Vulcan: teoreetiline planeet ja Merkuuri periheeli müsteerium
Vulcan: teoreetiline planeet ja Merkuuri periheeli müsteerium — otsingud, legendid ja Einsteini relatiivsusteooria, mis murdis Vulkani müüdi.
Vulcan oli teoreetiline planeet. 19. sajandil arvati, et see planeet tiirleb päikese lähedal. Tema gravitatsiooniline tõmme seletaks Merkuuri periheeli edasisuunamise muutusi võrreldes klassikalise mehaanika poolt ennustatud muutustega. Teooria, et Vulcan on olemas, tuleneb varasemast ennustusest, et üks välimine planeet (praegu Neptuun) põhjustab sarnaseid muutusi Uraani orbiidil võrreldes klassikalise teooria poolt ennustatud orbiidiga.
Ükski Vulkani otsingutest ei leidnud planeeti. See põhjustas selle, et mõned inimesed ei nõustunud Newtoni teooriaga. See viis erilise relatiivsusteooria ja üldise relatiivsusteooria väljatöötamiseni. Albert Einsteini modifitseeritud gravitatsiooniteooria näitas, miks Merkuuri orbiit muutub ilma Vulkani olemasoluta. See lükkas Vulkani teooriad ümber.
Taust ja ennustuse põhjus
Merkuuri orbiidi periheeli (orbiidi lähim punkt Päikese suhtes) liikumist mõõdeti juba 19. sajandil ja leiti, et see ei sobi täielikult Newtoni gravitatsiooniseadusega arvutatud väärtustega. Kuigi suurem osa nihetest võidi seletada teiste planeetide mõjuga, jäi alles jääk — umbes 43 kaaresekundit sajandi kohta — mida ei osatud selgitada tollaste andmete ja teooriaga.
Otsingud ja väidetavad vaatlused
Kuigi mitmeid astronoome ja amatööre otsis Päikese lähedal tiirlevat keha, ei leitud usaldusväärseid tõendeid suurest planeedist. Mõnedel juhtudel väideti kaudseid vaatlusi: tuntud on prantsuse arst ja amatöörastronoom Edmond Lescarbaulti 1859. aasta väide, millele tugines Urbain Le Verrier, kes oli varem ette ennustanud Neptuuni olemasolu. Le Verrier pakkus välja, et Merkuuri anomaalia võib olla seletatav sarnase, kuid Päikesest lähemal paikneva keha olemasoluga. Hulgast planeetile tehtud otsingutest (ka totalsete päikesevarjutuste ajal) siiski ei tulnud kinnitust.
Muud seletused ja järeldused
Enne üldrelatiivsusteooria lõplikku lahendust uuriti ka teisi võimalusi: kas Päikese kuju (näiteks oblatsus), tundmatud väiksed asteroidirühmad (nn vulkanoeidid) või mõõtmisvead võivad seletada nihet. Mõned hüpoteesid püsisid ajutiselt, kuid täpsemad mõõtmised ja teoreetilised kaalutlused näitasid, et need seletused ei anna piisavat efekti, mis selgitaks ülejäänud nihet.
Üldrelatiivsusteooria lahendus
Einsteini üldrelatiivsusteooria (1915) pakkus uue viisi gravitatsiooni kirjeldamiseks: mass ja energia kõverad ruumi-aja struktuuri, ning sellest tulenev liikumine erineb Newtoni prognoosidest väikeses, kuid mõõdetavas ulatuses. Üldrelatiivsuse abil saadud lisaparandus Merkuuri periheeli edenemisele oli ligikaudu sama suurusjärgu — umbes 43 kaaresekundit sajandi kohta — mida oli täheldatud, ning see kattus mõõtmistega väga hästi. See lõplikult selgitas Merkuuri anomaalia ilma vajaduseta oletada sisemist planeeti.
Pädev kokkuvõte
Vulkani idee on huvitav näide sellest, kuidas observatsioonid ja teooriad omavahel vahetult mõjutavad üksteist: nähtud anomaalia sundis astronoome otsima täiendavaid kehaid ja kaaluma teisi seletusi, see omakorda tõstis esile vajaduse parema gravitatsiooniteooria järele. Täna peetakse Vulkani hüpoteesi vääriks osaks teaduse ajaloost: see on näide, kuidas teadusliku meetodi kaudu hüpoteesid kontrollitakse ja vajadusel asendatakse täpsemate teooriatega.
Märkus: Kuigi suuremaid planeete Merkuuri orbiidi sees ei leitud, jätkub huvi võimalike väikeste objektide — nn vulkanoeidide — olemasolu uurimise vastu. Kaasaegsed vaatlused (sh Päikese-telendite instrumentidega) on seni piiranud võimalikke suurusi ja arvu, kuid otsingud ja piirangute täpsustamine jätkuvad.
Küsimused ja vastused
K: Mis oli Vulcan?
V: Vulcan oli teoreetiline planeet, mis 19. sajandil arvati, et tiirleb Päikese lähedal.
K: Mis oli Vulkani olemasolu eesmärk?
V: Arvati, et Vulkani gravitatsiooniline tõmme seletaks Merkuuri perihelioni edenemise vahel täheldatud muutusi võrreldes klassikalise mehaanika poolt ennustatud muutustega.
K: Miks oli Vulkani teooria olemas?
V: Vulkani olemasolu teooria tuleneb varasemast ennustusest, et üks välimine planeet (praegu Neptuun) põhjustab sarnaseid muutusi Uraani orbiidil võrreldes klassikalise teooria poolt ennustatud orbiidiga.
K: Kas Vulkani olemasolu sai kunagi kinnitust?
V: Ei, ükski Vulkani otsingutest ei leidnud planeeti.
K: Millist mõju avaldas Vulkani leidmata jätmine teadusringkondadele?
V: Vulkani leidmata jätmine põhjustas selle, et mõned inimesed ei nõustunud Newtoni teooriaga ja viisid spetsiaalse relatiivsusteooria ja üldise relatiivsusteooria väljatöötamiseni.
K: Kes töötas välja muudetud gravitatsiooniteooria, mis lükkas Vulkani teooriad ümber?
V: Albert Einstein töötas välja modifitseeritud gravitatsiooniteooria, mis näitas, miks Merkuuri orbiit muutub ilma Vulkani olemasoluta.
K: Milline oli Vulkani teooria lõpptulemus?
V: Albert Einsteini poolt välja töötatud modifitseeritud gravitatsiooniteooria lükkas lõpuks Vulkani teooriad ümber.
Otsige