Vulcan — hipotetyczna planeta wyjaśniająca przesunięcie peryhelium Merkurego
Vulcan — historia poszukiwań hipotetycznej planety wyjaśniającej przesunięcie peryhelium Merkurego i jak teoria Einsteina obaliła ten mit.
Vulcan był teoretyczną planetą. W 19 wieku postulowano jej istnienie jako ciała krążącego bardzo blisko Słońca, którego grawitacyjne przyciąganie miało wyjaśnić nietypowe przesunięcie peryhelium Merkurego w stosunku do przewidywań mechaniki newtonowskiej. Hipoteza była inspirowana wcześniejszym przypadkiem, gdy postulowane istnienie planety zewnętrznej (obecnie Neptun) tłumaczyło odchylenia orbity Urana w stosunku do przewidywań.
Powstanie hipotezy i rzekome obserwacje
W drugiej połowie XIX wieku francuski astronom Urbain Le Verrier wskazał na niewyjaśnioną część przesunięcia peryhelium Merkurego — kilka dziesiątek sekund kątowych na stulecie — i zasugerował, że może ją powodować nieznane ciało krążące wewnątrz orbity Merkurego. Pojawiały się różne pomysły: pojedyncza planeta, pierścień drobnych ciał lub rozkład materii wewnątrz orbity Merkurego. W 1859 roku lekarz i astronom amatuer Christian Ludwig Gerling? — (w literaturze często przytaczana jest rzekoma obserwacja tranzytu dokonana przez doktora Lescarbaulta) — zgłoszono rzekome obserwacje tranzytów i drobnych ciał wewnątrz orbity Merkurego; Le Verrier interesował się tymi doniesieniami i czasowo wiązano je z postulowaną planetą nazwaną „Vulcan”.
Poszukiwania i ich wyniki
Przez dekady prowadzono liczne poszukiwania Vulkana — obserwacje podczas zaćmień Słońca, nocne i dzienne przeszukiwania nieba oraz systematyczne fotografie. Żadne z tych poszukiwań nie dostarczyło niezawodnych, powtarzalnych dowodów na istnienie planety. Rzekome obserwacje często okazywały się błędnymi interpretacjami, artefaktami obserwacji lub efektami atmosferycznymi.
Wyjaśnienie w teorii względności
Brak wykrycia Vulkana skłonił część astronomów do rozważania modyfikacji prawa powszechnego ciążenia Newtona. Ostateczne wyjaśnienie przyniosła jednak teoria ogólna grawitacji sformułowana przez Alberta Einsteina w 1915 roku. Rachunki wynikające z tej teorii poprawnie przewidziały dodatkowe przyspieszenie perihelionu Merkurego — wartość rzędu ~43 sekund kątowych na wiek — bez potrzeby wprowadzania dodatkowych ciał. Wynik ten został uznany za jeden z kluczowych sukcesów Ogólnej Teorii Względności i praktycznie zakończył dyskusję o planecie Vulcan jako przyczynie anomalii.
Współczesne spojrzenie i vulcanoidy
Obecnie konsensus naukowy jest taki, że nie ma dużej planety krążącej wewnątrz orbity Merkurego. Pozostawiono jednak hipotezę istnienia drobnych obiektów — tzw. vulcanoidów — w stabilnej strefie między Słońcem a Merkurym. Przeprowadzono poszukiwania tych obiektów za pomocą teleskopów naziemnych, sond kosmicznych oraz instrumentów obserwujących okolice Słońca (np. sondy SOHO). Do tej pory nie potwierdzono istnienia populacji vulcanoidów, a obserwacje ustalają coraz surowsze ograniczenia co do ich liczebności i rozmiarów.
Podsumowując: idea Vulkana jako dużej, wewnątrzmerkurejańskiej planety była ważnym etapem w historii astronomii — zarówno ze względu na metodę przewidywania ciał niebieskich, jak i dlatego, że jej obalenie przyczyniło się do potwierdzenia nowej teorii grawitacji. Dziś zjawisko przesunięcia peryhelium Merkurego jest wytłumaczone przez Ogólną Teorię Względności, a sam Vulcan pozostaje hipotetycznym bytem historycznym.
Pytania i odpowiedzi
P: Czym był Wulkan?
O: Wulkan był teoretyczną planetą, która w XIX wieku miała krążyć blisko Słońca.
P: Jaki był cel istnienia Wulkana?
O: Uważano, że przyciąganie grawitacyjne Wulkana wyjaśniałoby zmiany zaobserwowane między peryhelium Merkurego a przewidywanym przez mechanikę klasyczną.
P: Dlaczego powstała teoria Wulkana?
O: Teoria istnienia Wulkana wywodzi się z wcześniejszych przewidywań, że zewnętrzna planeta (obecnie Neptun) powodowała podobne zmiany na orbicie Urana w stosunku do orbity przewidywanej przez teorię klasyczną.
P: Czy istnienie Wulkana zostało kiedykolwiek potwierdzone?
O: Nie, żadne z poszukiwań Wolkana nie doprowadziło do odnalezienia planety.
P: Jaki wpływ na społeczność naukową miało niepowodzenie w poszukiwaniu Wulkana?
O: Nieodnalezienie Wulkana spowodowało, że niektórzy ludzie nie zgadzali się z teorią Newtona i doprowadziło do rozwoju Szczególnej Teorii Względności i Ogólnej Teorii Względności.
P: Kto opracował zmodyfikowaną teorię grawitacji, która obaliła teorie Vulcana?
O: Albert Einstein opracował zmodyfikowaną teorię grawitacji, która pokazała, dlaczego orbita Merkurego zmienia się bez istnienia Wulkana.
P: Jaki był ostateczny wynik teorii Wulkana?
O: Zmodyfikowana teoria grawitacji opracowana przez Alberta Einsteina ostatecznie obaliła teorie Wulkana.
Przeszukaj encyklopedię