Mercury Perihelion Offset

A Merkúr perihéliumának rendellenes eltolódása az 1859 -ben felfedezett Merkúr bolygó mozgásának sajátossága , amely kivételes szerepet játszott a fizika történetében [1] . Ez az elmozdulás egy olyan égitest első mozgásának bizonyult, amely nem engedelmeskedik az egyetemes gravitáció newtoni törvényének [comm. 1] [1] . A fizikusok arra kényszerültek, hogy módot keressenek a gravitációelmélet módosítására vagy általánosítására . A kutatást 1915-ben koronázta siker, amikor Albert Einstein kidolgozta az általános relativitáselméletet (GR); az általános relativitáselmélet egyenleteiből pontosan követte az elmozdulás értéke, amit valóban megfigyeltünk. Később több más égitest pályájának hasonló elmozdulásait is mérték, amelyek értéke szintén egybeesett az általános relativitáselmélet által megjósolt értékekkel.

A fizikai Nobel -díjas Richard Feynman megjegyezte [2] , hogy a newtoni gravitációs elméletet hosszú ideig teljes mértékben megerősítették a megfigyelések, de a Merkúr mozgásának finom eltérésének magyarázatához az egész elmélet gyökeres átstrukturálására volt szükség. a gravitáció új megértése.

Nyitó effektus

A Naprendszer bolygóinak pályáinak paraméterei e bolygók kölcsönös befolyása miatt idővel lassan változnak. Különösen a Merkúr pályájának tengelye fokozatosan elfordul (a pálya síkjában) a pályamozgás irányába [3] ; ennek megfelelően a pálya Naphoz legközelebbi pontja, a perihélium (" perihélion precesszió ") , vált is. A forgási szögsebesség körülbelül 500″ (ívmásodperc) 100 földévenként, így a perihélium 260 ezer évenként tér vissza eredeti helyzetébe [4] .

A 19. század közepén az égitestek mozgásának csillagászati számításai Newton gravitációs elmélete alapján rendkívül pontos eredményeket adtak, amelyeket a megfigyelések mindig megerősítettek (a „csillagászati pontosság” közmondásossá vált). Az égi mechanika diadala 1846-ban a Neptunusz felfedezése volt az égbolton egy elméletileg előre jelzett helyen.

Az 1840-es és 1850-es években Urbain Le Verrier francia csillagász, a Neptunusz egyik felfedezője, a Párizsi Obszervatóriumban 40 éves megfigyelések alapján kidolgozta a Merkúr mozgásának elméletét . 1859-es tanulmányaiban [5] [6] Le Verrier arról számolt be, hogy 1846-ban egy kis, de jelentős eltérést fedezett fel az elmélet és a megfigyelések között – a perihélium valamivel gyorsabban tolódott el, mint ahogy az az elméletből következett. Le Verrier számításai során figyelembe vette az összes bolygó hatását [4] :

Bolygó	Hozzájárulás a Merkúr perihéliumának eltolódásához (századonkénti ívmásodpercben)
Vénusz	280,6
föld	083.6
Mars	002.6
Jupiter	152.6
Szaturnusz	007.2
Uránusz	000.1

Ennek eredményeként Le Verrier számított elméleti értéke az elmozdulás 526,7 hüvelyk volt évszázadonként, és a megfigyelések körülbelül 565 hüvelyk. A modern, frissített adatok szerint az elmozdulás valamivel nagyobb, és 570 hüvelyk. Tehát a különbség körülbelül 43 hüvelyk évszázadonként. Ez a különbség ugyan kicsi, de jelentősen meghaladja a megfigyelési hibákat, és magyarázatra szorul [7] .

Az anomália probléma megoldására főként kétféle hipotézist állítottak fel.

"Anyagi hipotézisek": az elmozdulást valamilyen, a Nap közelében lévő anyag hatása okozza.
A newtonitól eltérő új gravitációs elméletek.

Magyarázati kísérletek a klasszikus gravitációs elmélet keretei között

Vulkán és vulkanoidok

Le Verrier azt javasolta, hogy az anomália oka egy ismeretlen bolygó (vagy több kisebb bolygó) jelenléte a Merkúr pályáján. Ezt a hipotézist az ismert francia csillagász, François Félix Tisserand támogatta . Jacques Babinet fizikus javaslatára a hipotetikus bolygó a "Vulkán" nevet kapta . A Naphoz való közelsége miatt a Vulkán észlelésének legjobb módja a napfogyatkozás vagy a Vulkán Föld és a Nap közötti áthaladása volt; az utóbbi esetben a bolygó a napkorongon gyorsan áthaladó sötét foltként lenne látható [8] .

Nem sokkal az 1859-es publikációk után Edmond Lescarbault ( Edmond Modeste Lescarbault ) francia amatőrcsillagász arról számolt be Le Verrier-nek, hogy 1845-ben egy sötét objektumot figyelt meg a Nap előtt, regisztrálta annak koordinátáit, de aztán nem tulajdonított kellő jelentőséget a megfigyelésnek. . Le Verrier Lescarbault eredményei alapján kiszámította, hogy az objektum háromszor közelebb van a Naphoz, mint a Merkúr, a forgási periódus 19 nap 7 óra, átmérője pedig körülbelül 2000 km. Sőt, ha a vulkán sűrűsége közel van a Merkúr sűrűségéhez, akkor tömege a Merkúr tömegének 1/17-e. Egy ilyen kis tömegű test azonban nem okozhatja a megfigyelt eltolódást a Merkúr perihéliumában, ezért Le Verrier azt javasolta, hogy a Vulkán nem az egyetlen kisebb bolygó a Merkúr és a Nap között. Kiszámolta a Vulkán hozzávetőleges pályáját, és 1860-ban, amikor teljes napfogyatkozás várható, a világ csillagászait hívta segítségül a Vulkán felfedezésében. Minden megfigyelés nem volt meggyőző [9] .

A bolygót több évtizeden át keresték, de még mindig sikertelenül. A felfedezésről több meg nem erősített jelentés is érkezett – a napkiemelkedéseket , napfoltokat , valamint csillagokat és kis földközeli aszteroidákat a napkoronghoz közel egy fogyatkozás során egy új bolygóért vették fel. A csillagászok minden ilyen üzenet után újraszámolták az állítólagos Vulkán pályáját, és várták, hogy a bolygót újra megtalálják a Nap előtti következő áthaladás során, de az már nem jelent meg [8] . Az utolsó jelentések a Vulkán lehetséges felfedezéséről az 1970-es évek elején jelentek meg, ennek oka egy üstökös Napra zuhanása volt [9] .

Gondosan tesztelték a korábban "Vulcanoids" elnevezésű kisebb bolygókat tartalmazó opciót is. Le Verrier élete végéig (1877) hitt a vulkánok vagy vulkanoidok létezésében, de egyetlen nagy, ismeretlen tárgynak a napkorongon való áthaladását sem lehetett megbízhatóan rögzíteni [10] . 1909-ben William Wallace Campbell amerikai csillagásznak már volt oka magabiztosan kijelenteni, hogy a Merkúr és a Nap között nincs 50 km-nél nagyobb átmérőjű objektum [8] .

Egyéb hipotetikus objektumok a Merkúr pályáján

Alternatív megoldásként egy ismeretlen Merkúr-műhold létezését javasolták (esetleg több műhold is) . Keresésük sem járt sikerrel [11] . Egy másik hipotézis, amelyet 1906-ban a német csillagász , Hugo Hans von Zeliger fogalmazott meg , lehetővé tette egy szórt (diffúz) anyagfelhő jelenlétét a Nap körül, amelynek látható jele az állatövi fény . Ez a felhő Zeliger szerint az ekliptika síkjára hajlik, és kevés hatással van a bolygók mozgására. A szkeptikusok kifogásolták, hogy a Merkúr perihéliumának eltolásához ennek a felhőnek jelentős tömegűnek kell lennie, de akkor sokkal magasabb fényerősség várható tőle; ráadásul egy hatalmas felhő elkerülhetetlenül befolyásolná a Vénusz mozgását, amelyben nem figyelhető meg komoly megmagyarázhatatlan anomália [12] [13] .

Christopher Buis-Ballot holland meteorológus 1849-ben, még Le Verrier munkája előtt azt javasolta, hogy a Napot, akárcsak a Szaturnuszt, egy gyűrű (talán két gyűrű) veszi körül. Le Verrier és más tudósok elutasították ezt a hipotézist, rámutatva, hogy az ilyen gyűrűk nem létezhetnek stabilan a Nap közelében, és maga a hipotézis is rosszul érvelt [14] .

A bolygók alulbecsült tömege

Az anomália oka az egyik bolygó tömegének alulbecslése lehet (a Vénusz került a legnagyobb gyanúba). Ezzel a feltételezéssel szemben azonban az a tény igazolta, hogy ha igaz lenne, akkor más bolygók számított mozgásaiban is előfordulnának hibás tömegből adódó anomáliák. Emmanuel Lay francia csillagász azt javasolta, hogy a hatást több ok kombinációja okozza: fénytörés , a Vénusz enyhén aluli tömege és megfigyelési hibák; Newcomb kutatásai után (lásd alább) az anomália valódi létezése már nem volt kétséges [15] .

További próbálkozások a magyarázatra

A Merkúr perihéliumának elmozdulásának lehetséges okai között szerepelt a Nap tengelyirányú összenyomása a pólusok közelében. A megfigyelések azonban nem mutattak ki kellő ellapultságot a Napban ahhoz, hogy megmagyarázzák a hatást [16] . Az 1975-ös mérések szerint a napkorong tengelyirányú összenyomódása csak ívmásodperc [17] . $0{,}0184\pm 0{,}0125$

Az 1870-es évektől kezdtek megjelenni az első hipotézisek, miszerint az anomália forrása az Univerzum nem euklideszi geometriájához köthető ( Schering , Killing , később (1900-as évek) Schwarzschild és Poincaré ) [18] . Paul Harzer német csillagász hajlamos volt azt hinni, hogy a tér görbülete pozitív, mivel ekkor az Univerzum térfogata véges, és eltűnnek az olyan problémák, mint a gravitációs és fotometriai paradoxonok [19] . Ezzel a hipotézissel azonban nem lehetett megmagyarázni a Merkúr perihéliumának eltolódását – a számítások azt mutatták, hogy ehhez hihetetlenül nagy térgörbületre van szükség [18] .

Hugo Hans von Seeliger 1906-ban tanulmányozta tanítványa, Ernst Anding ( Ernst Anding ) csillagász hipotézisét: az állócsillagokhoz kapcsolódó koordinátarendszer nem tehetetlen , a bolygókhoz pedig inerciális . Ez a szokatlan feltevés lehetővé tette az összes ismert bolygórendszeri anomália magyarázatát a paraméterek kiválasztásával. Anding azt is feltételezte, hogy számos porfelhő létezik, amelyek állatövi fényt állítanak elő a Nap közelében. Sok tudós megsemmisítő kritikának vetette alá az Anding-Seliger modellt, mivel ez mesterséges és a fizika szempontjából valószínűtlen – különösen Erwin Freundlich és Harold Jeffries bizonyította, hogy az állatövi fényforrás túl ritka ahhoz, hogy a modellben megkívánt tömeggel rendelkezzen . 20] .

Kritika Simon Newcombtól

1895-ben a vezető amerikai csillagász , Simon Newcomb publikálta a négy belső bolygó (a Merkúr , a Vénusz , a Föld és a Mars ) pályájának kiszámítására vonatkozó eredményeit . Megerősítette az anomália jelenlétét a Merkúr mozgásában, és megadta az értékét: Le Verrier 38 hüvelyk helyett 43″ [21] . Newcomb nem hitt az ismeretlen bolygók létezésében a Merkúr pályáján, és kijelentette, hogy ez a hipotézis „teljesen kizárt”, és ő maga határozta meg a Vénusz tömegét, eltemetve minden feltételezést, miszerint a becslését jelentősen alábecsülték [22] .

Newcomb nemcsak a Merkúrnál, hanem a Marsnál is felfedezte a perihélium eltolódást, de kisebb bizonyossággal a Vénusznál és a Földnél is (keringésük szinte kör alakú, így a két bolygó esetében észlelt eltolódás közel volt a mérési hibához) [ 22] . Ugyanakkor a Nap körüli gyűrűre vonatkozó Buys-Ballot hipotézist végül elvetették , mivel a paramétereiből semmilyen kiválasztást nem lehet felhasználni a Merkúr és a Mars valós elmozdulásának egyidejű elérésére; hasonló nehézségeket okozott az aszteroidarendszer feltételezése. Newcomb arra is rámutatott, hogy mind a hipotetikus gyűrű, mind a Nap közelében lévő masszív diffúz anyag a Vénusz és magának a Merkúrnak a pályája csomópontjainak elmozdulását okozza , ami nincs összhangban a megfigyelésekkel [23] . Newcomb megfigyeléseit és számításait a tekintélyes francia csillagász, François Felix Tisserand is megerősítette [18] .

Javaslatok a klasszikus gravitációs elmélet módosításához

A 18. század közepe óta történtek kísérletek az egyetemes gravitáció Newton -törvényének javítására. Az első kísérletet 1745-ben A. C. Clairaut tette, hogy megmagyarázza a Hold mozgásának anomáliáit. A világ rendszeréről a gravitáció kezdete szerint című emlékiratában Clairaut a Newton-törvény helyett javasolta:

F = G \cdot {m_1 \cdot m_2\over R^2}

egy másik, általánosabb képlet:

F=G\cdot {m_{1}\cdot m_{2}\left({\frac {1}{R^{2}}}+{\frac {a}{R^{4}}}\jobb )}

Itt van a gravitációs erő, a testek tömege, a testek közötti távolság, a gravitációs állandó m³/(kg s²), egy további kalibrációs állandó. $F$ $m_{1},m_{2}$ $R$ $G$ $6{,}67384(80)\cdot 10^{{-11}}$ $a$

Később (1752) Clairaut arra a következtetésre jutott, hogy a klasszikus törvény elegendő a Hold mozgásának magyarázatára, minden anomáliával együtt. Clairaut munkája végeredményét a „ Hold elmélete, amely egyetlen vonzási elvből származik, fordítottan arányos a távolságok négyzetével ” című értekezésben foglalta össze . Ennek ellenére Clairaut ötlete, különféle matematikai megfogalmazásokban, többször is megjelent a csillagászat történetében, többek között a Merkúr perihéliumának eltolódásának magyarázatában [24] .

Sebességfüggés nélküli modellek

Simon Newcomb egy 1895-ös tanulmányában az egyetemes gravitáció törvényének módosulásával járó anomália magyarázatának módját vizsgálta . A legegyszerűbb módosítás a távolság négyzetének valamivel nagyobb hatványra történő módosítása:

F=G\cdot {m_{1}\cdot m_{2} \over R^{{2+\delta }}}

Ekkor a perihélium eltolódása egy fordulatra egyenlő lesz [25] :

{\frac {2\pi }{{\sqrt {1-\delta ))))\approx 2\pi \left(1+{\frac {\delta }{2))\right),

vagyis a járulékos eltolás az $\delta \pi .$

Ezt a feltevést "Hall hipotézisének" nevezik, Asaph Hall amerikai csillagász egy évvel korábban (1894) tette közzé [26] . Az érték lehetővé teszi a Merkúr perihéliumának anomális eltolódásának magyarázatát [27] . Az új gravitációs törvény további előnye Newton törvényéhez képest, hogy nem hozott létre gravitációs paradoxont [28] – a végtelen Univerzum gravitációs mezőjének potenciálja nem fordult a végtelenbe. $\delta =0{,}000\,000\,157\,4$

Számos tudós (különösen Weber és Ritz ) érdeklődést mutatott ez iránt a megközelítés iránt, bár voltak kritikusok – rámutattak például arra, hogy a Hall-törvényben a gravitációs állandóhoz a hossz törtdimenzióját kell hozzárendelni. Ráadásul Newcomb számításai azt mutatták, hogy a Mars perihéliumának az új törvény szerinti elmozdulása messze elmarad a ténylegestől [29] . $G$

Tanulmányozták a gravitáció törvényének valamivel általánosabb változatát is - a Newton-képletben a vagy -vel fordítottan arányos kifejezés hozzáadását . Newcomb azonban ezt a lehetőséget is elvetette, mivel ebből például az következett, hogy két közeli objektum vonzása a Földön valószínűtlenül nagy [30] [31] . $R^{3}$ $R^4$

Zeliger és Neumann az egyetemes gravitáció törvényének egy másik módosítását javasolta:

F=G\cdot {m_{1}\cdot m_{2} \over R^{2}}e^{{-\lambda R}}

Ebben egy további szorzó biztosítja a gravitáció gyorsabb csökkenését a távolsággal, mint a Newton-féle. A csillapítási együttható kiválasztása lehetővé tette a Merkúr perihéliumának eltolódásának magyarázatát is, azonban ebben az esetben a Vénusz, a Föld és a Mars mozgása már nem felelt meg a megfigyeléseknek [32] . $e^{{-\lambda R}}$ $\lambda$

1897-ben Ernest William Brown amerikai csillagász nagyon pontos táblázatokat közölt a Hold mozgásáról, ami nagymértékben aláásta Hall hipotézisének hitelességét [33] . Ezzel egyidejűleg (1896) Hugo Hans von Seeliger a Newton-törvény három módosítását vizsgálta, köztük a Hall-törvényt, és kimutatta, hogy ezek mind nem értenek egyet a megfigyelésekkel. 1909-ben Newcomb is arra a következtetésre jutott, hogy a gravitációs teret Newton klasszikus törvénye írja le [34] .

Sebességfüggő modellek

Egyes fizikusok azt javasolták, hogy az erőnek a testek sebességétől való függését vegyék be a gravitáció törvényébe [31] . A Merkúr nemcsak a Naphoz való közelségében, hanem nagyobb sebességében is különbözik a többi bolygótól, ezért voltak olyan felvetések, hogy ez a sebesség volt az, ami a perihélium további elmozdulásáért felelős. Ezen elképzelések szerzői hivatkoztak az elektrodinamika törvényeire is , ahol az erő sebességtől való függése általánosan elfogadott volt [35] .

Az első ilyen modellek, amelyeket a 19. század második felében fejlesztettek ki Weber vagy Maxwell elektrodinamikájával analógiával, túl kicsi perihélium eltolódást eredményeztek (századonként nem több, mint 6-7 hüvelyk). Szerzőik kénytelenek voltak feltételezni, hogy az anomália egy részét talán a gravitáció sebességtől való függése okozza, a többit pedig valamilyen, a Nap közelében lévő ismeretlen anyag hatása [35] . Annak ellenére, hogy olyan prominens fizikusok, mint Lorentz , Wien , Poincaré , Zöllner és mások foglalkoztak ezzel a problémával, nem sikerült kielégítő egyezést elérniük a megfigyelésekkel [36] .

Walter Ritz (1908) „ ballisztikai elmélete ” keltette fel a legnagyobb érdeklődést . Ebben a modellben a gravitációs kölcsönhatást hipotetikus részecskék hajtják végre, amelyek, ahogy Ritz remélte, szintén minden elektromágneses jelenséget alkotnak. A szerző az elektrodinamikával analóg módon írta ki az erő képletét. Ritz 31 éves korában halt meg (1909), mielőtt befejezhette volna elméletének kidolgozását, de az élénk viták még egy évtizedig folytatódtak. A Ritz-modellben a Merkúr, a Vénusz és a Föld perihélium-eltolódásai, valamint a Hold perigeusa már közel volt a valósághoz. Ugyanakkor a Ritz-modell összeegyeztethetetlen a fénysebesség állandóságának elvével, és számos új asztrofizikai hatást jósolt, amelyek nem erősítettek meg. Végső soron a ballisztikai elmélet nem versenyezhetett Einstein általános relativitáselméletével ( GRT), amely logikailag hibátlanabb, és a tapasztalatok is alátámasztják: például a Ritz elmélete által megjósolt gravitációs térben a fény eltérülése negyeddel kisebb. mint Einsteiné. Az 1920-as években Ritz elmélete iránti érdeklődés elhalványult [37] .

Az általános relativitáselmélet másik vetélytársa volt Paul Gerber német fizikus 1898-ban publikált elmélete [38] . Az elektrodinamikai analógia alapján Gerber egy képletet javasolt a gravitációs potenciálra [39] :

V={\frac {\mu }{r\left(1-{\frac {1}{c}}{\frac {dr}{dt}}\right)^{2}}},

ahol:

\mu ={\frac {4\pi ^{2}A^{3}}{\tau ^{2}}}

A

- egy nagy féltengely ;

\tau

- keringési időszak .

Ha a sebesség kicsi a fénysebességhez képest , akkor a Gerber-képlet a gravitációs potenciál klasszikus kifejezésévé válik: ${\frac {dr}{dt))$ $c$

V={\frac {\mu }{r))

Az új törvényből Gerber ugyanazt a képletet vezette le a Merkúr perihéliumának elmozdulására, mint az általános relativitáselméletben (lásd alább). Ezt a következtetést és Gerber elméletének teljes tartalmát számos prominens fizikus bírálta több okból is: számos feltételezés önkényessége, Lorentz invariancia hiánya, a fénysugarak eltérülési szögének hibás értéke gravitációs térben (az egyik [39] Max von Laue 1920 - ban azt írta, hogy „Gerber egyszerűen kiigazította a helyes [numerikus együttható] értéket azáltal, hogy fizikai indoklás nélkül ennek megfelelően változtatta a kettő matematikai megközelítését. elődjei" ( W. Scheibner és F. Tisserand ) [40] .

Ahogy N. T. Rosever megjegyezte, „egyik elmélet sem állta ki az általános relativitáselméletet megerősítő klasszikus hatások próbáját , és a fénysugarak eltérítésének mérése akadályt jelentett számukra” [41] .

Megoldás az általános relativitáselmélet keretein belül

A speciális relativitáselmélet (SRT) 1905-ös megalkotása után A. Einstein felismerte, hogy ki kell dolgozni a gravitációelmélet relativisztikus változatát, mivel a Newton-egyenletek nem kompatibilisek a Lorentz-transzformációkkal és a newtoni gravitáció terjedési sebességével. végtelen volt. Az 1907-es levelek egyikében Einstein ezt írta [42] :

Most a gravitáció törvényének tanulmányozásával is foglalkozom a relativitáselmélet szempontjából; Remélem, ez lehetővé teszi számomra, hogy fényt derítsek a Merkúr pályájának perihéliumának máig megmagyarázhatatlan nagy szekuláris eltolódására.

A gravitáció relativisztikus elméletének első vázlatait az 1910-es évek elején tette közzé Max Abraham , Gunnar Nordström és maga Einstein. Ábrahámnál a Merkúr perihéliumának eltolódása háromszor kisebb volt, mint a valódi, Nordström elméletében még az eltolódás iránya is hibás volt, Einstein 1912-es változata harmadával kisebb értéket adott a megfigyeltnél [43] .

1913-ban Einstein döntő lépést tett - a skaláris gravitációs potenciálról a tenzorábrázolásra tért át , ez az apparátus lehetővé tette a nem euklideszi tér-idő metrika megfelelő leírását . 1915 -ben Einstein közzétette új gravitációs elméletének végleges változatát, az úgynevezett „ általános relativitáselméletet ” (GR). Ebben a newtoni modellel ellentétben a tömeges testek közelében a tér-idő geometria érezhetően eltér az euklideszitől , ami a bolygók klasszikus pályájától való eltérésekhez vezet [43] .

1915. november 18-án Einstein kiszámította (hozzávetőlegesen) ezt az eltérést [44] , és majdnem pontos egyezést kapott a megfigyelt 43″/századdal. Nem igényelt az állandók módosítását, és nem tett önkényes feltételezéseket [45] . Ha kijelöljük:

$M$ a Nap tömege ;
$c$ a fénysebesség ;
$A$ a bolygó pályája fél-főtengelyének nagysága ;
$e$ a pálya excentricitása ;
$T$ - keringési időszak ,

akkor a bolygó perihéliumának járulékos elmozdulását ( radián /fordulatban) az általános relativitáselméletben a [46] képlet adja meg :

\delta \varphi \ \approx \ {\frac {6\,\pi \,G\,M}{c^{2}\,A\,\left(1-e^{2}\jobbra))) \ =\ {\frac {24\,\pi ^{3}\,A^{2}}{T^{2}\,c^{2}\,\left(1-e^{2}\ jobb)))

A Mercury esetében ez a képlet 42,98 hüvelyk per századot ad, kiválóan összhangban a megfigyelésekkel. Az Einstein-egyenletek pontos megoldása , amelyet Karl Schwarzschild kapott két hónappal később (1916 januárjában, a mezőegyenletek végső változatának felfedezése után), megerősítette a fenti képletet.

1919-ig, amikor Arthur Eddington felfedezte a fény gravitációs eltérülését, a Merkúr perihéliumának eltolódásának magyarázata volt az egyetlen kísérleti megerősítése Einstein elméletének. 1916-ban Harold Jeffreys kétségeit fejezte ki az általános relativitáselmélet megfelelőségével kapcsolatban, mivel nem magyarázta meg a Vénusz pálya csomópontjainak elmozdulását , ahogy azt korábban Newcomb jelezte. 1919-ben Jeffreys visszavonta kifogásait, mivel az új adatok szerint a Vénusz mozgásában nem találtak olyan anomáliákat, amelyek nem illeszkedtek Einstein elméletébe [47] .

Mindazonáltal az OTO kritikája 1919 után még egy ideig folytatódott. Egyes csillagászok azon véleményüknek adtak hangot, hogy a Merkúr perihéliumának elméleti és megfigyelt elmozdulásának egybeesése véletlen lehet, vagy vitatták a megfigyelt 43″ érték megbízhatóságát [47] . A modern pontos mérések megerősítették a bolygók és aszteroidák perihéliumának elmozdulására vonatkozó GR által javasolt becsléseket [48] [49] .

A perihélium eltolódás rendellenes része,
ívmásodperc századonként

Mennyei test	elméleti értéke	Megfigyelt érték
Higany	00043,0	0043,1±0,5
Vénusz	00008.6	0008,4 ± 4,8
föld	00003.8	0005,0±1,2
Mars	00001.35	0001,1±0,3
Ikarusz (aszteroida)	00010.1	0009,8±0,8

A Vénuszra és a Földre vonatkozó adatok nagy hibája abból adódik, hogy pályájuk szinte kör alakú.

A GR képletet a PSR B1913+16 bináris pulzárcsillagra is igazolták , amelyben két, a Naphoz hasonló tömegű csillag közeli távolságban forog, és ezért mindegyik periasztronjának relativisztikus eltolódása (a perihéliumhoz hasonlóan) nagyon nagy. nagy. A megfigyelések évi 4,2 fokos eltolódást mutattak, teljes összhangban az általános relativitáselmélettel [50] [51] [52] . A legnagyobb periasztron eltolódást a 2003-ban felfedezett PSR J0737−3039 kettős pulzárban találták, évi 17 fokkal; A 2005-ös mérések kimutatták, hogy a rendszer dinamikája a konfidencia intervallumban 0,05%-os pontossággal megfelelt a GR előrejelzéseknek [53] [54] . $3\sigma$

2020-ban több mint 30 éves mérések fejeződtek be a galaxisunk közepén található Sagittarius A* (feltehetően fekete lyuk ) kompakt rádióforrás körüli csillagok mozgásának relativisztikus periasztron-eltolódásáról . A méréseket a német Max Planck Földönkívüli Fizikai Intézet végezte. Az eredmények teljes mértékben megegyeztek az általános relativitáselmélet előrejelzéseivel [55] [56] .

A gravitációs kölcsönhatás mechanizmusa a gravitáció kvantumelmélete szemszögéből

A gravitációs kölcsönhatás mechanizmusának egyik lehetséges magyarázata, az általános relativitáselmélet modelljét bővítve, figyelembe veszi a Feynman-diagramok nyelvén leírt folyamatok kölcsönhatásához való hozzájárulást a virtuális gravitonok egymás közötti kölcsönhatásával. Ha elfogadunk egy ilyen modellt, akkor a Merkúr pályája perihéliumának eltolódását a Merkúr Naphoz való vonzódásának egyhurkos gravitondiagramjainak összege magyarázza [57] .

Lásd még

Jegyzetek

Hozzászólások

↑ Az Encke-üstökösnél korábban már megfigyelték a "hibás viselkedést" , ami nyilvánvalóan az illékony anyagok reaktív visszarúgása miatt volt, valamint a Holdon, lásd az árapálygyorsulást , de ezek a hatások nem voltak kétségesek a gravitáció elméletében.

Források

↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 9-10.
↑ Feynman R. A fizikai törvények természete . - Szerk. 2. - M . : Nauka, 1987. - S. 155 . — 160 s. - (Bibl. Quantum, 62. szám).
↑ Subbotin M.F., 1968 , p. 65.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 17.
↑ Le Verrier U. Théorie de mouvement de Mercure (francia) // Ann. Figyeld meg. manó. - 1859. - Kt. 5, 1-96 .
↑ Le Verrier U. Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète (francia) // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. - 1859. - Kt. 49 . - P. 379-383 .
↑ Clemence GM The Relativity Effect in Planetary Motions // Reviews of Modern Physics . - 1947. - 1. évf. 19 . - P. 361-364 . - doi : 10.1103/RevModPhys.19.361 .
↑ 1 2 3 Isaac Asimov. A bolygó, ami nem volt (angol) (1975. május). Letöltve: 2014. május 6.
↑ 12 Schlyter Pál . Hipotetikus bolygók . Letöltve: 2014. május 7.
↑ Richard Baum, William Sheehan. A Vulkán bolygó nyomában, A szellem Newton óramű-gépében . - New York: Plenum Press, 1997. - ISBN 0-306-45567-6 .
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 7-8, 33-36, 46, 61-62.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 84-90, 97-117.
↑ Subbotin M.F., 1968 , p. 61.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 37-39, 60.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 20-21, 31, 34, 47.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 54-55, 59-60.
↑ Hill HA, Stebbins RT The intrinsic visual oblateness of the sun // Astrophys. Folyóirat. - 1975. - Kiadás. 200 . - P. 471-483.
↑ 1 2 3 Vizgin V.P., 1981 , p. 36-37.
↑ Gartser P. Csillagok és tér. // Új ötletek a matematikában. Szentpétervár: Oktatás, 1913, sz. 3. o. 71-116.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 98-116.
↑ Newcomb S. A négy belső bolygó elemei és a csillagászat alapvető állandói. Suppl. am. Ephem. naut. cél. 1897 amerikai kormány. Nyomda, Washington, DC, 1895.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 49-51, 57-58.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 49-51, 57-63.
↑ Bogorodsky A.F., 1971 , p. 35-58.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 19.
↑ A terem. Egy javaslat a Merkúr elméletében // Astr . J. - 1894. - 1. évf. 14 . - P. 49-51 .
↑ Florin N. Diacu. A Mücket-Treder gravitációs törvényről // New Trends For Hamiltonian Systems and Celestial Mechanics / szerkesztette: Lacomba Ernesto A, Llibre Jaume. - 1996-07-03. - S. 127. - 407 p. — ISBN 9789814547901 .
↑ Gravitációs paradoxon // Fizikai enciklopédia (5 kötetben) / Szerk.: akad. A. M. Prokhorova . - M .: Szovjet Enciklopédia , 1988. - T. 1. - ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 65-67.
↑ Newcomb S. A Merkúr 1677-től 1881-ig terjedő tranzitjával kapcsolatos megfigyelések megbeszélése és eredményei. Astr. Pép. am. Ephem. naut. Cél, t, 367-487. Az Egyesült Államok kormánya Nyomda, Washington, DC, 1882.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 55-56.
↑ Vizgin V.P., 1981 , p. 34-35.
↑ Subbotin M.F., 1968 , p. 63.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 8, 44, 82-83, 89-90.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 139-161.
↑ Vizgin V.P., 1981 , p. 44-49, 56-63.
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 161-168.
↑ Gerber, P. Die räumliche und zeitliche Ausbreitung der Gravitation // Zeitschrift für Mathematik und Physik. - 1898. - 1. évf. 43. - P. 93–104.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 168-176.
↑ Max von Laue . A Merkúr perihéliumának mozgásáról (történelmi és kritikai esszé) // Laue M. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1969. - S. 86-89 .
↑ Rosever N. T., 1985 , p. 179.
↑ Zelig K. Albert Einstein. - 2. kiadás - M .: Atomizdat , 1966. - S. 74.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 180-186.
↑ Einstein A. A Merkúr perihéliumának mozgásának magyarázata az általános relativitáselméletben // Tudományos közlemények gyűjteménye 4 kötetben. - T. I. - S. 439-447.
↑ Pais A. Albert Einstein tudományos tevékenysége és élete . - M . : Nauka, 1989. - S. 245-248. — 568 p. — ISBN 5-02-014028-7 .
↑ Landau L. D. , Lifshitz E. M. Field theory. - 5. kiadás, átdolgozva és bővítve. — M .: Nauka , 1967. — 460 p. - (" Elméleti fizika ", II. kötet). , 98. § „Mozgás központilag szimmetrikus gravitációs térben”.
↑ 1 2 Rosever N. T., 1985 , p. 113-117.
↑ Kevin Brown. Rendellenes Precessziók . Reflexiók a relativitáselméletről (2012). Hozzáférés időpontja: 2014. április 14.
↑ Subbotin M.F., 1968 , p. 66.
↑ Taylor JH, Fowler LA, McCulloch P. M. Measurements of general relativiistic effects in the binary pulsar PSR1913 + 16 // Nature . - 1979. - Nem. 277 . - 437. o .
↑ A bináris pulzár PSR 1913+16 . Hozzáférés időpontja: 2014. április 15. (határozatlan)
↑ Narlikar J. Gravitáció képletek nélkül. - M .: Mir, 1985. - S. 88. - Példányszám 50 000 példány.
↑ M. Kramer et al. Az általános relativitáselmélet tesztjei a kettős pulzár időzítéséből // Tudomány . - 2006. - október 6. ( 314. évf. , 5796. szám ). - 97-102 . o . - doi : 10.1126/tudomány.1132305 .
↑ Robert Naey. Einstein átment új teszteken .
↑ (Szerzők kollektívája GRAVITY Collaboration). A Schwarzschild-precesszió észlelése az S2 csillag pályáján a galaktikus középső hatalmas fekete lyuk közelében // Astronomy & Astrophysics. - 2020. - T. 636.
↑ Az ESO teleszkóp „csillagtáncot” figyel a szupermasszív fekete lyuk körül – erősíti meg Einstein igazát . Európai Déli Obszervatórium. (határozatlan)
↑ Lev Okun . A fizika alapfogalmai és törvényei, valamint az anyag elemi részecskéinek tulajdonságai // Jelentés az Orosz Tudományos Akadémia Elnökségén, 2009. október 27. - Elementy.ru

Irodalom

Bogorodsky A.F. Univerzális gravitáció. - Kijev: Naukova Dumka, 1971. - 351 p.
Vizgin V.P. A gravitáció relativisztikus elmélete. Eredet és kialakulás. 1900-1915 — M .: Nauka, 1981. — 352 p.
Klimishin I. A. Relativisztikus csillagászat. - 2. kiadás - M. : Nauka, 1989. - S. 35-41. — ISBN 5-02-014074-0 .
Rosever N. T. Merkúr perihélium. Le Verriertől Einsteinig = Merkúr perihélium. Le Verrier-től Einsteinig. — M .: Mir, 1985. — 244 p.
Szpasszkij B. I. A fizika története, két kötetben . - M . : Felsőiskola, 1977.
Subbotin M. F. Bevezetés az elméleti csillagászatba. - M . : Nauka, 1968. - S. 58-67.
Earman J., Janssen M. Einstein magyarázata a Merkúr perihéliumának mozgására // The Attraction of Gravitation: New Studies in the History of General Relativity: Einstein Studies, Volume 5. - Boston: Birkhãuser, 1993. - pp. 129-149 . — 432 p. — ISBN 3764336242 .

Linkek

Kevin Brown. Rendellenes Precessziók . Elmélkedések a relativitáselméletről . Hozzáférés időpontja: 2014. április 14.
Chris Pollock. Mercury's Perihelion (angol) (2003. március). Letöltve: 2014. április 5.

Higany

Földrajz

Légkör
Geológia
Magnetoszféra
Térképészet
Éghajlat

általános kifejezések	Albedo részletek A hegyek Ridges völgyek Síkság párkányok
Nagy dombormű részletek	Sobkow-síkság Heat Plain északi síkság Hő-hegység Hirow Ledge Párkány Discovery Victoria Ledge Hemskerk párkány Párkány Mirny Schiaparelli gerinc Szénakazal-völgy
A legnagyobb kráterek	Rembrandt Beethoven Dosztojevszkij Shakespeare Tolsztoj Raphael Homérosz

Kutatás

"Mariner-10" (repülések 1974-1975 között)
"Messenger" (2011-2015 között kering)
BepiColombo (2018-ban indul)
"Mercury-P" (terv, indítás 2031 után)

Egyéb

Portál: Csillagászat
Wikimedia Commons: Merkúr