Orbit Mercurial Merkurius | ThatsMaths

Halo, Selamat datang di wikitanic.com.

Penyimpangan kecil orbit Merkurius dari elips murni mungkin tampak tidak ada konsekuensinya. Namun presesi kecil dari planet ini adalah salah satu faktor yang mengarah pada revolusi dalam pandangan dunia kita. Upaya untuk menjelaskan anomali dalam konteks mekanika Newton tidak memuaskan. Hanya dengan munculnya relativitas umum, kami dapat memahami fenomena yang diamati.

Pengamatan yang tepat tidak dapat didamaikan dengan Orbit Kepler

Kepler menganalisis orbit Mars dan menyimpulkan bahwa planet ini mengikuti orbit elips. Kemudian, Newton menunjukkan bahwa untuk gaya gravitasi menarik yang bervariasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, semua planet akan memiliki orbit elips. Selama sekitar 300 tahun, hal ini diyakini terjadi.

Orbit Merkurius yang elips menurut Kepler dan Newton. Perihelion dan aphelion dilambangkan dengan “P” dan “A”.

Belakangan, para astronom mengamati penyimpangan dari elips murni. Ini dijelaskan dengan membiarkan gangguan planet lain di planet tertentu yang sedang dipelajari. Ini pertama kali dipertimbangkan oleh Newton, dan menjelaskan sebagian besar ketidakteraturan dalam orbit. Sepertinya tidak ada alasan untuk meragukan hukum gravitasi kuadrat terbalik yang dirumuskan oleh Newton,

$\displaystyle F = G Mm \kiri[ \frac1r^2 \right] \ \ \ \ \ (1)$

Orbit Merkurius sebelumnya menurut pengamatan. Tingkat presesi sangat dibesar-besarkan dalam gambar.

Namun, perbedaan kecil tetap ada pada orbit Merkurius, planet terkecil dan paling dekat dengan Matahari. Ditemukan bahwa rotasi “garis apsidal” antara perihelion dan aphelion sekitar 565 menit busur per abad. Berdasarkan analisis perturbasi, nilai yang diharapkan adalah 527 detik busur ( $527^\prime\prime$ ). Ini meninggalkan sudut tambahan kecil $38^\prime\prime$ per abad tidak terhitung.

Sekitar tahun 1850, Leverrier memeriksa semua perhitungan sebelumnya dan tidak menemukan masalah dengannya. Muncul gagasan bahwa mungkin ada planet lain, yang untuk sementara disebut Vulcan, yang mungkin menjelaskan gangguan tersebut. Namun, pengamatan gagal menemukan objek semacam itu. Pada tahun 1900, anomali dalam rotasi diperhitungkan $43^\prime\prime$ per abad.

Mengubah Hukum Gravitasi

Astronom Amerika Asaph Hall (1829–1907).

Para astronom mempertimbangkan apakah hukum gravitasi Newton perlu direvisi. Astronom Amerika Asaph Hall, yang terkenal karena penemuan Deimos dan Phobos pada tahun 1877, dua bulan Mars, berupaya memodifikasi hukum kuadrat terbalik. Dia menemukan bahwa jika dia mengubah kekuatan kebalikan dari vektor radius dari 2 menjadi 2.000.000.157, itu akan menghasilkan rotasi ekstra orbit sebesar $43^\prime\prime$ per abad, menurut pengamatan terbaik. Selain itu, ini akan berdampak tidak signifikan pada planet lain.

Namun, ini adalah untuk ini solusi untuk masalah dan tidak memberikan peningkatan apa pun dalam pemahaman kita tentang dinamika selestial [see Pask, 2015].

Pada tahun 1915, Albert Einstein menerbitkan teori relativitas umum, menunjukkan bagaimana massa mendistorsi ruangwaktu dan kelengkungan ruangwaktu menentukan gerak massa. Dalam makalahnya “The Foundation of the General Theory of Relativity” pada tahun berikutnya, dia menunjukkan bagaimana gerak sesuai dengan hukum Newton ketika kelengkungan kecil, dan dia memperoleh hukum gaya untuk gangguan kecil, yang dapat ditulis

$\displaystyle F = G Mm \kiri[\frac1r^2 + \left(\frac3 h^2c^2\right) \frac1r^4 \right] \ \ \ \ \ (2)$

Suku pertama adalah hukum tarik-menarik kuadrat terbalik Newton. Suku kedua bergantung pada momentum sudut spesifik $h$ dan kecepatan cahaya $c$ dan bervariasi sebagai kekuatan keempat dari $r$ . Ini sangat kecil, tetapi itu berarti bahwa gaya tidak mematuhi hukum kuadrat terbalik murni, dan orbitnya bukan lagi elips Kepler murni, tetapi mendahului dari satu revolusi ke revolusi berikutnya. Istilah tambahan menghasilkan yang hilang $43^\prime\prime$ per abad dalam presesi orbit Merkurius.

Penjelasan tentang orbit Merkurius yang diamati adalah salah satu konfirmasi kunci dari relativitas umum. Pada abad yang telah berlalu sejak publikasi teori tersebut, teori ini telah bertahan dari banyak tantangan dan telah menghasilkan beberapa prediksi dramatis.

Sumber

$\peluru$ Pask, Colin, 2015: Perhitungan Hebat: Pandangan Mengejutkan Di Balik 50 Pertanyaan Ilmiah. Buku Prometheus, New York, 414 hal. ISBN: 978-1-6338-8028-3 [See §6.6].

Leave a Comment Cancel reply