Вулкан (гипотетическая планета)

Эта статья о гипотетической планете. Чтобы узнать о других значениях, см. Вулкан .

Вулкан на литографической карте 1846 года.

Вулкан / ˈ v ʌ l k ən / была теоретической планетой , которая, по мнению некоторых астрономов до 20-го века, существовала на орбите между Меркурием и Солнцем . Спекуляции и даже предполагаемые наблюдения межмеркурианских тел или планет относятся к началу 17 века. Доводы в пользу их вероятного существования были подкреплены поддержкой французского математика Урбена Леверье , который предсказал существование Нептуна , используя возмущения на орбите Урана . К 1859 году он подтвердил необъяснимые особенности орбиты Меркурия и предсказал, что они должны быть результатом гравитационного влияния другой неизвестной близлежащей планеты или серии астероидов . Сообщение французского астронома-любителя о том, что в том же году он наблюдал объект, проходящий перед Солнцем, побудило Леверье объявить, что давно разыскиваемая планета, которой он дал имя Вулкан, наконец-то открыта.

В последующие десятилетия было проведено множество поисков Вулкана, но, несмотря на несколько заявленных наблюдений, его существование не удалось подтвердить. Потребность в планете как объяснении орбитальных особенностей Меркурия позже стала ненужной, когда Эйнштейна 1915 года общая теория относительности показала, что отклонение Меркурия от орбиты, предсказанной ньютоновской физикой, объяснялось эффектами, возникающими из-за искривления пространства-времени, вызванного движением Солнца. масса.

Теории и наблюдения

Небесные тела внутри орбиты Меркурия выдвигались гипотезы, искались и даже утверждались, что они наблюдались на протяжении веков.

Заявления о фактическом наблюдении объектов, проходящих перед Солнцем, включали заявления немецкого астронома Кристофа Шайнера в 1611 году (которые оказались открытием солнечных пятен ), Наблюдения британского юриста, писателя и астронома-любителя Кейпела Лоффта «непрозрачного тела, пересекающего солнечный диск» 6 января 1818 года: и отчет баварского врача и астронома Франца фон Паулы Грюйтхейзен от 26 июня 1819 года о наблюдении «двух маленьких пятен... на Солнце, круглых, черных и неравных по размеру». Немецкий астроном Дж. В. Пасторф сообщил о многих наблюдениях, также утверждая, что видел два пятна: первое наблюдение состоялось 23 октября 1822 года, а последующие наблюдения - в 1823, 1834, 1836 и 1837 годах; в 1834 году было зарегистрировано, что большее пятно имело ширину 3 угловые секунды , а меньшее - 1,25 угловых секунды.

Теорию о том, что внутри орбиты Меркурия могут вращаться планеты, выдвинул британский учёный Томас Дик в 1838 году. и французский физик, математик и астроном Жак Бабине в 1846 году, который предположил, что могут существовать «раскаленные облака планетарного типа, вращающиеся вокруг Солнца», и предложил название «Вулкан» (в честь бога Вулкана из римской мифологии ) для планеты, расположенной вблизи к Солнцу.

Поскольку планета, находящаяся рядом с Солнцем, терялась в его ярком свете, несколько наблюдателей организовали систематические поиски, чтобы попытаться поймать ее во время « транзита », то есть когда она проходит перед диском Солнца. Немецкий астроном-любитель Генрих Швабе безуспешно проводил поиски каждый ясный день с 1826 по 1843 год, а из Йельского университета учёный Эдвард Клавдий Херрик проводил наблюдения дважды в день, начиная с 1847 года, надеясь поймать планету в пути. Французский врач и астроном-любитель Эдмон Модест Лескарбо начал исследовать солнечный диск в 1853 году, а более систематически — после 1858 года с помощью рефрактора диаметром 3,75 дюйма (95 мм) в обсерватории, которую он установил возле своей клиники.

Предсказание Леверье

В 1840 году Франсуа Араго , директор Парижской обсерватории , предложил математику Урбену Леверье поработать над темой орбиты Меркурия вокруг Солнца . Целью этого исследования было создание модели, основанной на сэра Исаака Ньютона законах движения и гравитации . К 1843 году Леверье опубликовал свою предварительную теорию движения Меркурия с подробной презентацией, опубликованной в 1845 году, которая будет проверена во время прохождения Меркурия по лицу Солнца в 1848 году. Предсказания теории Леверье не совпали с наблюдениями.

Несмотря на это, Леверье продолжил свою работу и в 1859 году опубликовал более тщательное исследование движения Меркурия. Это было основано на серии меридианных наблюдений планеты и 14 транзитах. Строгость этого исследования означала, что любые различия между предсказанным движением и наблюдаемым будут указывать на влияние неизвестного фактора. Действительно, некоторые разногласия остались. Во время обращения Меркурия по орбите его перигелий немного смещается вперед, что называется прецессией перигелия . Наблюдаемое значение превышает предсказание классической механики на небольшую величину — 43 угловых секунды за столетие.

Леверье постулировал, что избыточную прецессию можно объяснить присутствием какого-то неопознанного объекта или объектов внутри орбиты Меркурия. Он подсчитал, что это была либо еще одна планета размером с Меркурий, либо, поскольку маловероятно, что астрономы не смогли увидеть такой крупный объект, неизвестный пояс астероидов вблизи Солнца.

Тот факт, что Леверье предсказал существование планеты Нептун в 1846 году использование тех же методов придало правдивость его утверждению.

Заявленное открытие

22 декабря 1859 года Леверье получил письмо от Лескарбо, в котором говорилось, что он видел транзит гипотетической планеты 26 марта того же года. Леверье сел на поезд до деревни Оржер-ан-Бос , примерно в 70 километрах (43 мили) к юго-западу от Парижа , к самодельной обсерватории Лескарбо. Леверье прибыл без предупреждения и приступил к допросу мужчины.

Лескарбо подробно описал, как 26 марта 1859 года он наблюдал маленькую черную точку на поверхности Солнца . Прошло некоторое время, и он понял, что оно движется. Он подумал, что это похоже на транзит Меркурия , который он наблюдал в 1845 году. Он оценил расстояние, которое он уже прошел, сделал некоторые измерения его положения и направления движения и, используя старые часы и маятник, с помощью которых он сделал свои измерения, пульс пациентов, оценили общую продолжительность транзита (составила 1 час 17 минут 9 секунд).

Леверье не был доволен грубым оборудованием Лескарбо, но был удовлетворен тем, что врач видел транзит ранее неизвестной планеты. 2 января 1860 года он объявил об открытии новой планеты с предполагаемым названием из мифологии «Вулкан». на заседании Академии наук в Париже. Лескарбо, со своей стороны, был награжден орденом Почетного легиона и приглашен выступать перед многочисленными учеными обществами.

Однако не все признали правдивость «открытия» Лескарбо. Выдающийся французский астроном Эммануэль Лиас , который работал на бразильское правительство в Рио-де-Жанейро в 1859 году, утверждал, что изучал поверхность Солнца с помощью телескопа, вдвое более мощного, чем у Лескарбо, в тот самый момент, когда Лескарбо, по словам Лескарбо, наблюдал его загадочный транзит. Таким образом, Лиас был «в состоянии самым позитивным образом отрицать прохождение планеты над Солнцем в указанное время».

Основываясь на «транзите» Лескарбо, Леверье рассчитал орбиту Вулкана: он предположительно вращался вокруг Солнца по почти круговой орбите на расстоянии 21 миллион километров (0,14 а.е.; 13 000 000 миль). Период обращения составил 19 дней и 17 часов, а орбита была наклонена к эклиптике на 12 градусов и 10 минут (невероятная степень точности). Если смотреть с Земли, наибольшее отклонение Вулкана от Солнца составляло 8 градусов.

Попытки подтвердить открытие

Многочисленные сообщения дошли до Леверье от других любителей, которые утверждали, что видели необъяснимые транзиты. Некоторые из этих отчетов относились к наблюдениям, сделанным много лет назад, и многие из них не были датированы, не говоря уже о точном времени. Тем не менее, Леверье продолжал возиться с орбитальными параметрами Вулкана по мере того, как до него доходили все новые сообщения о наблюдениях. Он часто объявлял даты будущих транзитов Вулкана. Когда это не удалось реализовать, он еще немного повозился с параметрами.

Вскоре после 08:00 29 января 1860 года ФАР Рассел и трое других людей в Лондоне увидели предполагаемый транзит внутримеркуриальной планеты. Американский наблюдатель Ричард Ковингтон много лет спустя утверждал, что видел четко очерченное черное пятно, продвигающееся по диску Солнца около 1860 года, когда он находился на территории Вашингтона .

Никаких наблюдений Вулкана в 1861 году не проводилось. Затем, утром 20 марта 1862 года, между 08:00 и 09:00 по Гринвичскому времени , другой астроном-любитель, г-н Ламмис из Манчестера, Англия, увидел транзит. Его коллега, которого он предупредил, также видел это событие. На основании отчетов этих двух мужчин два французских астронома, Бенджамин Вальц и Родольф Радо , независимо рассчитали предполагаемый период обращения объекта: Валц получил цифру в 17 дней и 13 часов, а Радау — в 19 дней и 22 часа.

8 мая 1865 года другой французский астроном, Аристид Кумбари , наблюдал неожиданный транзит из Стамбула , Турция .

Между 1866 и 1878 годами достоверных наблюдений за гипотетической планетой не проводилось. Затем, во время полного солнечного затмения 29 июля 1878 года , два опытных астронома, профессор Джеймс Крейг Уотсон , директор обсерватории Анн-Арбор в Мичигане , и Льюис Свифт из Рочестера, штат Нью-Йорк , заявили, что видели вулкан. Тип планеты, близкой к Солнцу. Уотсон, наблюдавший из точки разделения, штат Вайоминг , поместил планету примерно в 2,5 градусах к юго-западу от Солнца и оценил ее звездную величину в 4,5. Свифт, наблюдавший за затмением из места недалеко от Денвера, штат Колорадо , увидел то, что он принял за внутримеркуриальную планету, примерно в 3 градусах к юго-западу от Солнца. По его оценкам, ее яркость такая же, как у Теты Канкри , звезды пятой величины, которая также была видна во всей полноте, примерно в шести или семи минутах от «планеты». Тета Канкри и планета находились почти на одной линии с центром Солнца.

Уотсон и Свифт имели репутацию превосходных наблюдателей. Уотсон уже открыл более двадцати астероидов Свифта было названо несколько комет , а в честь . Оба описали цвет своей гипотетической внутримеркуриальной планеты как «красный». Уотсон сообщил, что у него был определенный диск — в отличие от звезд, которые в телескопы кажутся просто точками света — и что его фаза указывала на то, что он находился на дальней стороне Солнца, приближаясь к верхнему соединению .

И Уотсон, и Свифт наблюдали два объекта, которые, по их мнению, не были известными звездами, но после того, как Свифт исправил ошибку в своих координатах, ни одна из координат не совпадала ни с другими, ни с известными звездами. Идея о том, что во время затмения наблюдались четыре объекта, вызвала споры в научных журналах и насмешки со стороны соперника Уотсона Ч.Ф. Питерса . Питерс отметил, что погрешность записывающего устройства с карандашом и картоном, которое использовал Уотсон, была достаточно велика, чтобы правдоподобно включить яркую известную звезду. Скептически относясь к теории Вулкана, Питерс отверг все наблюдения, посчитав, что известные звезды ошибочно принимаются за планеты.

Астрономы продолжали поиски Вулкана во время полных солнечных затмений в 1883, 1887, 1889, 1900, 1901, 1905 и 1908 годах. Наконец, в 1908 году директор Ликской обсерватории Уильям Уоллес Кэмпбелл и Чарльз Диллон Перрин , астроном Ликской обсерватории , после всесторонних фотографических наблюдений в трех экспедициях по солнечному затмению в 1901, 1905 и 1908 годах заявили: «По нашему мнению, работа три экспедиции Крокера... окончательно завершают наблюдательную сторону проблемы межртутных планет, известной уже полвека».

Гипотеза опровергнута

В 1915 году Эйнштейна теория относительности , подход к пониманию гравитации, совершенно отличный от классической механики , устранила необходимость в гипотетической планете Леверье. Оно показало, что особенности орбиты Меркурия являются результатом искривления пространства-времени, вызванного массой Солнца. Это добавило предсказанное продвижение перигелия Меркурия на 0,1 угловой секунды за каждый орбитальный оборот, или 43 угловых секунды за столетие, что точно соответствует наблюдаемой величине (без какого-либо обращения к существованию гипотетического Вулкана). Новая теория изменила предсказанные орбиты всех планет, но величина отличий от теории Ньютона быстро уменьшается по мере удаления от Солнца. Кроме того, довольно эксцентричная орбита Меркурия позволяет гораздо легче обнаружить сдвиг перигелия, чем в случае почти круговых орбит Венеры и Земли . Теория Эйнштейна была эмпирически подтверждена в эксперименте Эддингтона во время солнечного затмения 29 мая 1919 года , когда фотографии показали, что искривление пространства-времени искривляет свет звезд вокруг Солнца. Астрономы в целом быстро признали, что большая планета внутри орбиты Меркурия не может существовать, учитывая исправленное уравнение гравитации.

Сегодня Международный астрономический союз зарезервировал название «Вулкан» для гипотетической планеты, хотя оно было исключено, а также для вулканоидов , гипотетической популяции астероидов, которые могут существовать внутри орбиты планеты Меркурий. Однако до сих пор земные и космические телескопы , а также НАСА солнечный зонд «Паркер» не обнаружили таких астероидов. В то время как три астероида Атира имеют точки перигелия внутри орбиты Меркурия, их афелии находятся за пределами орбиты Меркурия. Следовательно, их нельзя определить как вулканоиды, для чего потребуются полностью внутримеркурианские круговые орбитальные траектории, которыми не обладает ни один из них.

См. также

• Стреляет астероидом
• Вымышленные планеты Солнечной системы
• Гипотетический спутник Меркурия
• Немезида (гипотетическая звезда)
• Планета Девять
• Планеты за Нептуном
• Джон Х. Тайс , синоптик, основавший прогнозы на предполагаемых движениях Вулкана.
• Тиче (гипотетическая планета)
• Вулкан ( Звездный путь )
• Вулканоид
• 2021 PH 27 , астероид Атира с внутримеркурианским перигелием, наименьшей большой полуосью и самым коротким периодом обращения среди всех астероидов.
• (434326) 2004 JG 6 , астероид Атира с внутримеркурианским перигелием.
• 2010 XB ₁₁ — астероид Атира с внутримеркурианским перигелием.

Дальнейшее чтение

• Баум, Ричард; Шихан, Уильям (1997). В поисках планеты Вулкан, призрак в часовой машине Ньютона . Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN  978-0-306-45567-4 .
• Левенсон, Томас (2015). Охота на Вулкан: как Альберт Эйнштейн уничтожил планету и расшифровал Вселенную . Лондон: Глава Зевса. ISBN  978-0812998986 . Первоначально опубликовано как «Охота на Вулкан: ... И как Альберт Эйнштейн уничтожил планету, открыл теорию относительности и расшифровал Вселенную» .
• Этот предмет также был показан в эпизоде ​​​​сериала « Таинственный мир» Артура Кларка под названием «Странные небеса», который первоначально транслировался 18 ноября 1980 года.

Внешние ссылки

• Азимов, Исаак (1975). «Планета, которой не было» , Журнал фэнтези и научной фантастики.
• Шлайтер, Пол (2006). «Вулкан, планета внутри Меркурия, 1860–1916, 1971» , 8 «Девять планет: мультимедийный тур по Солнечной системе» (Приложение 7: «Гипотетические планеты»), преобразованный в HTML Биллом Арнеттом.
• « Планета Вулкан », Scientific American , 31 августа 1878 г., стр. 128, столбцы 2–3