Вулкан — хипотетичната планета: история, търсения и опровержение

Историята на Вулкан — митът за изгубената планета, търсенията, научните спорове и как Общата теория на относителността опроверга хипотезата.

Вулкан беше теоретична планета. През XIX в. се смяташе, че планетата обикаля близо до Слънцето и че нейното гравитационно привличане би могло да обясни наблюдаваните отклонения в напредването на Меркурий в перихелия спрямо предсказанията на класическата механика. Идеята произлиза от аналогиите с по-ранната история на откриването на Нептун, когато несъвпаденията в орбитата на Уран бяха приписани на влияние от външна планета. В случая с Меркурий някои астрономи предположиха, че вътрешна планета или пръстен около Слънцето — т.нар. „Вулкан“ — е причината за несъответствието.

История на идеята и ранни предложения

Идеята за вътрешна планета беше силно популяризирана от френския астроном Урбен Льовирие (Urbain Le Verrier), който по-рано успешно предсказа съществуването на Нептун поради отклонения в орбитата на Уран. След като при изчисленията за Меркурий остана необясним остатък в перихелното движение, Льовирие и други предложиха наличието на още една, по-малка планета или пръстен от малки тела, разположени вътре от орбитата на Меркурий.

Търсения и предполагаеми наблюдения

През втората половина на XIX век и началото на XX век бяха организирани множество наблюдения, включително по време на слънчеви затъмнения и при залез/събуждане, когато наблюдението в близост до Слънцето е възможно. Един от най-известните твърдени случаи е наблюдението на френския лекар Жан Лескарбо (Lescarbault) през 1859 г., което Льовирие първоначално прие като доказателство за преход на вътрешен обект. След това имаше и други съобщения за „понякога“ наблюдавани обекти в близост до слънчевия диск, но те се оказаха непоследователни и не потвърдени от независими наблюдения.

Наблюденията срещу Вулкан бяха затруднени от няколко фактора: силното слънчево заслепяване, много кратките прозорци за наблюдение (златен/син час), трудността да се различат временни феномени като слънчеви петна, коронарни структури или атмосферни ефекти, както и възможността за грешки в инструментите и описанията. В крайна сметка при систематичните търсения не беше открита постоянна планета, координирана с предсказаните орбитални елементи.

Альтернативни обяснения и роля на Общата теория на относителността

Преди формулирането на Общата теория на относителността учените предлагали няколко възможни обяснения на аномалията в перихелното движение на Меркурий: наличие на вътрешна планета (Вулкан), прахов пръстен около Слънцето, или леко елипсоидална форма на самото Слънце (соларна аблатност) с допълнителен параметър J2, който да променя гравитационното поле. Нито едно от тези обяснения обаче не даваше задоволителен резултат при по-точни изчисления и наблюдения.

През 1915 г. Алберт Айнщайн формулира Общата теория на относителността, която предсказва допълнително напредване на перихелия на Меркурий — в размер, който точно съвпада с наблюдаваната аномалия (приблизително 43 дъгови секунди на столетие). Това обяснение не изискваше наличието на вътрешна планета и по този начин сложи край на научната необходимост от Вулкан като обяснителен механизъм.

Вулканоидите и съвременни търсения

След отпадането на класическата идея за „Вулкан“ се появи нова, по-скромна хипотеза: съществуване на популация малки астероидоподобни тела — т.нар. вулканоиди — в стабилни орбити между Слънцето и Меркурий. Търсения за такива обекти продължават и през последните десетилетия с помощта на модерни инструменти: космически обсерватории (напр. SOHO, STEREO), наземни телескопи при специални условия и новите космически мисии като Parker Solar Probe. До момента няма потвърдено откритие на устойчиви вулканоиди с големи размери; наблюденията налагат строги ограничения на броя и размера на възможните тела в тази област.

Защо идеята за Вулкан се счита опровергана

• Липса на последователни наблюдения: претендирани видения на „Вулкан“ не бяха възпроизведени при независими наблюдения и не съвпадаха с предсказаните орбитални елементи.
• Теоретично решение: Общата теория на относителността дава точно количествено обяснение на перихелното напредване на Меркурий без да изисква допълнителни маси вътре от орбитата му.
• Модерни наблюдения: съвременните наблюдения от космически мисии и телескопи не са открили планета или големи вулканоиди в зоната вътре от Меркурий.

В исторически план идеята за Вулкан е важна, защото илюстрира как астрономите реагират на несъответствия между теория и наблюдение: първоначално се търси нов обект, после — модификация на теорията. Откриването на Нептун и по-късното обяснение на аномалията при Меркурий чрез Общата теория на относителността са ключови етапи в развитието на астрономията и теоретичната физика.

Въпроси и отговори

В: Какво е представлявал Вулкан?

В: Каква е била целта на съществуването на Вулкан?

В: Защо съществува теорията за Вулкан?

В: Потвърдено ли е някога съществуването на Вулкан?

Въпрос: Какъв ефект имаше върху научната общност неуспехът да се открие Вулкан?

В: Кой разработва модифицирана теория за гравитацията, която опровергава теориите на Вулкан?

В: Какъв е крайният резултат от теорията за Вулкан?

Търсене по буква