Ето как разрешиха 200-годишната мистерия на орбитата на Меркурий

04 януари 2019 г., 15:32
1974

Меркурий. Източник: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Малко след като Нютон публикува своите закони на класическата механика, хората забелязват, че има нещо нередно в тях. По-точно – те не съответстват на орбитата на цяла планета. Едва Айнщайн и неговата обща теория на относителността обясняват защо Меркурий се движи по този начин, пише io9.

Законите и до ден днешен са мощен инструмент, позволяващ ни да разбираме света. Когато ги е представил за първи път, Нютон ги е използвал, за да обясни движенията на махалата и планетите. И земните, и небесните тела изведнъж попадат в рамките на разбираемото. Поне до момента, в който орбитата на Меркурий не предизвиква известни съмнения.

Прецесията на Меркурий

Орбитите на планетите са леко овални. Слънцето се намира към единия край на овала. Точката, в която планетата се намира най-близо до звездата, се нарича перихелий, докато най-далечната точка на овала е известна като афелий. Самите овални орбити се движат. Сякаш Слънцето е забило игла в тях. Те бавно се въртят около нея. Това движение се нарича прецесия. 

Законите на Нютон взимат предвид прецесията на орбитите. Когато астрономите започват да чертаят прогреса на планетите, те започват да се базират на предвиждания, направени на базата на законите на Нютон. Само една планета обаче не можела да пасне към тях. Меркурий извършвал своята орбита по-бързо от направените предположения. Не избързвал твърде много. Прецесията отговаряла на 93 процента. Никой обаче не можел да обясни адекватно останалите 7.

Планетите фантоми и невидимия прах

Нещо странно се случвало. Астрономите предположили, че са пропуснали някой важен детайл. И защо не? Все пак Юрбен Льоверие забелязал, че имало нещо нередно и с орбитата на Уран и след като проучил вариациите, открил самия Нептун. Лесно е да изгубиш толкова малка планета на голямото небе. Известно време хората предполагали, че една мистериозна планета на име Вулкан измествала прецесията на Меркурий.

След като Вулкан така и не се появил, астрономите предположили, че съществува астериодно поле или пасивно пространство с прах край Меркурий. Това би добавило малко допълнителна маса към уравненията и би обяснило защо прецесията на планетата е толкова бърза. Годините се минавали, а пространството с прах така и не се появявало.

Айнщайн и относителността

Грешката на всички била следната – те търсили обекти. Айнщайн впоследствие разкрива, че е трябвало да се вгледат в самото пространство. Според неговата обща теория на относителността масата изкривява пространството. Това изкривяване не засягало по видим начин планетите, които са далече от Слънцето. Меркурий обаче е толкова близо до звездата, че тази негова странна прецесия била лесно забележима за хората, които знаели къде да гледат.

За да разберете изкривяването на пространството и начина, по който то засяга орбитата на Меркурий, просто начертайте един доста разширен овал върху лист хартия. Сложете Слънцето в единия му край и прокарайте линия от афелий (най-далечната точка от звездата) до самото Слънце. Изрежете с ножица по изрисуваната линия и поставете двата листа, така че съвсем леко да се припокриват. Самият лист ще е образувал своеобразна конусовидна форма. Ако се вгледате в орбитата, тя буквално ще е изкривила формата си. Тя се изкривява доста здраво към самия афелий.

Ако това не ви помага, то представете си, че търкулвате стотинка по масата. Изведнъж то кривва настрани. То променя скоростта и курса си. Ако не сте забелязали това кривване обаче, ще изглежда така, сякаш стотинката е завила сама по крайно необясним начин.

200 години ние сме били хората, които са наблюдавали тази мистериозно кривваща стотинка. Гледали сме как Меркурий се върти около Слънцето по-бързо и по-остро, без да знаем защо. Макар и все още да не можем да видим тази извивка на Вселената, знаем, че тя съществува.

Ключови думи:
Коментари