Смещение перигелия Меркурия: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Нет описания правки |
LGB (обсуждение | вклад) викификация |
||
Строка 2:
'''Аномальное смещение перигелия Меркурия''' — обнаруженная в 1859 году особенность движения [[Меркурий|планеты Меркурий]], сыгравшая исключительную роль в [[История физики|истории физики]]{{sfn |Роузвер Н. Т.|1985|с=9—10|name=RO9 }}. Это смещение оказалось первым движением [[Астрономический объект|небесного тела]], которое не подчинялось [[Ньютон, Исаак|ньютоновскому]] [[Классическая теория тяготения Ньютона|закону всемирного тяготения]]<ref group="комм.">Ранее «неправильное поведение» было отмечено у [[Комета Энке|кометы Энке]], видимо, из-за реактивной отдачи летучих веществ, и у Луны, см. [[Приливное ускорение]], однако эти эффекты не вызывали сомнений в теории тяготения.</ref><ref name=RO9/>. Физики были поставлены перед необходимостью искать пути модифицировать или обобщить [[Гравитация|теорию тяготения]]. Поиски увенчались успехом в 1915 году, когда [[Эйнштейн, Альберт|Альберт Эйнштейн]] разработал [[Общая теория относительности|общую теорию относительности]] (ОТО); из уравнений ОТО вытекало именно такое значение смещения, которое фактически наблюдалось. Позже были измерены аналогичные смещения орбит нескольких других небесных тел, значения которых также совпали с предсказанными ОТО.
Лауреат [[Нобелевская премия по физике|Нобелевской премии по физике]] [[Фейнман, Ричард Филлипс|Ричард Фейнман]] заметил<ref>{{книга |автор=Фейнман Р. |заглавие=Характер физических законов |издание=Изд. 2-е |место=М. |издательство=Наука |год=1987 |страниц=160 |страницы=155 |серия=Библ. Квант, выпуск 62}}</ref>, что долгое время ньютоновская теория тяготения полностью подтверждалась наблюдениями, но для объяснения едва заметного отклонения в движении Меркурия потребовалась коренная перестройка всей теории на основе нового понимания гравитации.
== Открытие эффекта ==
Параметры орбит планет Солнечной системы из-за взаимовлияния этих планет со временем претерпевают медленные изменения. В частности, ось орбиты [[Меркурий (планета)|Меркурия]] постепенно поворачивается (в плоскости орбиты) в сторону орбитального движения{{sfn |Субботин М. Ф.|1968|с=65}}, соответственно, смещается и ближайшая к Солнцу точка орбиты — [[перигелий]] («[[прецессия]] перигелия»). Угловая скорость поворота составляет примерно 500″ (угловых секунд) за 100 земных лет, так что в исходное положение перигелий возвращается каждые 260 тыс. лет<ref name=RO17/>.
[[Файл:Urbain Le Verrier.jpg|thumb|240px|Урбен Леверье]]
Строка 27:
| Уран ||{{0|2}}0,1
|}
В итоге рассчитанное Леверье теоретическое значение смещения составило 526,7″ за столетие, а наблюдения показали примерно 565″. По современным уточнённым данным, смещение несколько выше и равно 570″. Таким образом, разница составляет около 43″ за столетие. Хотя это различие невелико, оно значительно превышает погрешности наблюдения и нуждается в объяснении<ref>{{статья|автор=Clemence G. M.|заглавие=The Relativity Effect in Planetary Motions|издание=[[Reviews of Modern Physics]]|год=1947|issue=4 |volume=19 |pages=361—364 |doi=10.1103/RevModPhys.19.361 |язык=en }}</ref>.
Для решения проблемы аномалии выдвигались гипотезы в основном двух типов.
Строка 39:
[[Файл:Planet-Vulcan 1846 003790.jpg|мини|280px|Предполагаемая орбита Вулкана (VULCAN) на схеме внутренних планет Солнечной системы]]
Вскоре после публикаций 1859 года французский астроном-любитель Эдмон Лескарбо (''Edmond Modeste Lescarbault'') сообщил Леверье, что в 1845 году наблюдал перед Солнцем тёмный объект, зарегистрировал его координаты, однако тогда не придал наблюдению должного значения. Леверье по результатам Лескарбо вычислил, что объект втрое ближе к Солнцу, чем Меркурий, период обращения составляет 19 дней 7 часов, диаметр около 2000 км. При этом, если плотность Вулкана близка к плотности Меркурия, его масса составляет 1/17 массы Меркурия. Однако тело с такой небольшой массой не может вызвать наблюдаемый сдвиг перигелия Меркурия, поэтому Леверье предположил, что Вулкан — не единственная малая планета между Меркурием и Солнцем. Он рассчитал примерную орбиту Вулкана и в 1860 году, когда ожидалось полное солнечное затмение, призвал астрономов всего мира посодействовать в обнаружении Вулкана. Все наблюдения оказались безрезультатны<ref name=PSCH>{{cite web|url=http://nineplanets.org/hypo.html#vulcan |title=Hypothetical Planets |author=Paul Schlyter
Планету искали несколько десятилетий, но по-прежнему безо всякого успеха. Были ещё несколько неподтвердившихся сообщений об открытии — за новую планету принимали солнечные [[Протуберанец|протуберанцы]], [[солнечные пятна]], а также звёзды и мелкие околоземные астероиды, близко расположенные к диску Солнца во время затмения. После каждого такого сообщения астрономы заново рассчитывали орбиту предполагаемого Вулкана и ждали, что при следующем прохождении перед Солнцем планета будет повторно найдена, но она больше не появлялась<ref name=ASI/>. Последние сообщения о возможном открытии Вулкана были опубликованы в начале 1970-х годов, причиной оказалось падение кометы на Солнце<ref name=PSCH/>.
Строка 96:
=== Модели с зависимостью от скорости ===
[[Файл:Walter Ritz Physicist.gif|мини|Вальтер Ритц]]▼
Некоторые физики предлагали ввести в закон тяготения зависимость силы от скорости тел<ref name=RO55/>. Меркурий отличается от других планет не только близостью к Солнцу, но и большей скоростью, поэтому возникли предположения, что именно скорость ответственна за дополнительное смещение перигелия. Авторы этих идей ссылались также на законы [[Электродинамика|электродинамики]], где зависимость силы от скорости была общепринятой{{sfn |Роузвер Н. Т.|1985|с=139—161|name=RO139 }}.
Первые модели подобного рода, разработанные во второй половине XIX века по аналогии с электродинамикой [[Вебер, Вильгельм Эдуард|Вебера]] или [[Максвелл, Джеймс Клерк|Максвелла]], давали слишком маленькое значение смещения перигелия (не более 6—7″ в столетие). Их авторы вынуждены были предположить, что, возможно, часть аномалии имеет причиной зависимость тяготения от скорости, а остальная часть — влияние какого-то неизвестного вещества вблизи Солнца<ref name=RO139/>. Несмотря на то, что этой проблемой занимались такие крупные физики, как [[Лоренц, Хендрик Антон|Лоренц]], [[Вин, Вильгельм|Вин]], [[Пуанкаре, Анри|Пуанкаре]] и другие, добиться удовлетворительного согласия с наблюдениями им не удалось{{sfn |Визгин В. П.|1981|с=44—49, 56—63 }}.
▲[[Файл:Walter Ritz Physicist.gif|мини|Вальтер Ритц]]
Наибольший интерес вызвала «[[баллистическая теория]]» [[Ритц, Вальтер|Вальтера Ритца]] (1908). В этой модели гравитационное взаимодействие осуществляют гипотетические частицы, которые, как надеялся Ритц, формируют также все электромагнитные явления. Формулу для силы автор выписал по аналогии с электродинамикой. Ритц скончался в возрасте 31 года (1909), не успев закончить развитие своей теории, но её оживлённое обсуждение продолжалось ещё десятилетие. В модели Ритца смещение перигелия для Меркурия, Венеры и Земли, а также перигея Луны было уже близко к реальным. Вместе с тем модель Ритца была несовместима с принципом постоянства [[Скорость света|скорости света]] и предсказывала несколько новых астрофизических эффектов, которые не подтвердились. В конечном счёте баллистическая теория не выдержала конкуренции с логически более безупречной и подтверждаемой опытом [[Общая теория относительности|общей теорией относительности]] [[Эйнштейн, Альберт|Эйнштейна]] (ОТО): например, отклонение света в гравитационном поле, предсказанное теорией Ритца, на четверть меньше эйнштейновского. В 1920-е годы интерес к теории Ритца угас{{sfn |Роузвер Н. Т.|1985|с=161—168 }}.
Ещё одним конкурентом ОТО стала теория
: <math>V=\frac {\mu} {r \left(1- \frac {1} {c} \frac {dr} {dt} \right)^2},</math>
где:
| |||