21. septembra 2020
Planéta Vulkán

Slepé uličky vedy: planéta Vulkán

Cesty vedy sú často nevyspytateľné. Veľa zo zaužívaných teórií neprežije a veľa nápadov, ktoré napokon pretrvajú, sa objaví úplne neočakávane. Znamená to, že veda je veľmi dobrodružná a dynamická. Znamená to však aj to, že o mnohých originálnych nápadoch z minulosti dnes ani nevieme – neobstáli totiž v evolučnom súboji vedeckých myšlienok. Pekným príkladom je idea, že atómy zodpovedajú rozlične zauzleným vírom v éteri [1].

Dnes oživíme iný zabudnutý nápad – planétu Vulkán, ktorá mala byť najbližšou planétou pri našom Slnku.

Litografia z roku 1846 zobrazujúca planétu Vulkán

Ide o nápad z polovice 19. storočia. Ľudia vtedy už vedeli veľmi presne zmerať pozície jednotlivých objektov v Slnečnej sústave a mali celkom dobrý prehľad o tom, ako sa 6 vtedy známych planét pohybuje. Všetko tiež krásne sedelo s predpoveďami, ktoré plynuli z Newtonovej teórie gravitácie. Vlastne – takmer všetko. Obežná dráha Merkúru sa totiž s postupom času stáčala o trošičku iný uhol ako vychádzalo z výpočtov [2].

Urbain Jean Joseph Le Verrier

Tento maličký rozdiel vedcov prirodzene znepokojoval a tak sa snažili nájsť vysvetlenie. Francúzsky astronóm-matematik Urbain Le Verrier vtedy dostal nápad: uvedený rozpor by sa dal vysvetliť existenciou novej planéty, ktorá by obiehala vo veľmi malej vzdialenosti okolo Slnka, ešte bližšie ako Merkúr. Túto hypotetickú planétu pomenoval Vulkán, podľa rímskeho boha ohňa.

Peter Paul Rubens: Vulkán kujúci Jupiterove blesky

Ako to už býva, v nasledujúcich desaťročiach sa vyrojilo veľké množstvo ľudí, ktorí viac i menej presvedčivo tvrdili, že sa im takú planétu podarilo zazrieť. Prvý z nich, francúzsky lekár a amatérsky astronóm Edmond Modeste Lescarbault, dokonca dostal za svoj objav prestížny rad Čestnej légie. Bohužiaľ, žiadne z týchto pozorovaní sa nakoniec nepotvrdilo. Vulkán poskytoval elegantné riešenie tejto astronomickej hádanky, až na jeden zádrhel – nikto ho nevedel nájsť.

Po polstoročí sa táto záhada odrazu vyriešila objavom všeobecnej teórie relativity fyzikom Albertom Einsteinom. Riešenie je prosté – Newtonova teória gravitácie poskytuje len približný opis skutočnosti. Pre presnejší opis je treba použiť všeobecnú teóriu relativity. Nuž a tá dáva v prípade Merkúru (i mnohých iných prípadoch) krásny súlad s pozorovaním. Hypotéza Vulkánu už nebola viac potrebná.

Einsteinova teória predpovedá správne stáčanie orbity (modrá). Zdroj: wiki

Ak sa vám Le Verrierova hypotéza zdá príliš extrémna – veď vyžaduje existenciu celej novej planéty – tak by ste mali poznať ešte tento dodatok: Okrem Merkúru, prvej planéty, objavili astronómovia 19. storočia aj nezrovnalosti v dráhe poslednej vtedy známej planéty, Uránu. Použijúc predpoklad, že existuje ďalšia planéta, ktorá je zodpovedná za tieto odchýlky, Le Verrier vypočítal, kde by sa vinník mal nachádzať. Svoj výsledok následne zaslal nemeckému astronómovi Johannovi Gottfriedovi Gallemu, ktorý ešte v ten večer namieril ďalekohľad na dané miesto na oblohe – a objavil tam planétu Neptún.

[Frico]

Zdroj: wiki (Vulcan_(hypothetical_planet), Tests_of_general_relativity#Perihelion_precession_of_Mercury, Discovery_of_Neptune)

[1] Táto myšlienka ale nebola úplne neplodná, dala totiž vznik matematickej teórii uzlov. Pre viac detailov odporúčam Bzdušov a Samuelov článok.
[2] Z Newtonovej gravitačnej teórie sa dajú poľahky odvodiť tzv. Keplerove zákony. Jeden z nich vraví, že orbity telies okolo ťažkého objektu, akým je napríklad Slnko, majú nevyhutne tvar nejakej fixnej kužeľosečky, teda kružnice, elipsy, paraboly, hyperboly, prípadne (pol)priamky – napríklad naše planéty si z tohoto repertoáru vybrali elipsy. Tento jednoduchý výsledok však predpokladá, že máme v hre iba jeden ťažký objekt. Ak zahrnieme aj gravitačný vplyv ostatných planét, situácia sa skomplikuje a nastávajú aj také javy ako horeuvedené stáčanie obežných dráh. Problém je však v tom, že pri Merkúri sa namerala hodnota 5,7 oblúkovej sekundy za rok, zatiaľ čo teoretická predpoveď presvedčivo dávala výsledok 5,3. Pre úplnosť: pod stáčaním máme na mysli situáciu, keď rovina obehu planéty ostáva stále tá istá, dochádza len k otáčaniu elipsy.

Pridaj komentár