Kodėl Merkurijaus orbita tokia keista? Einsteinas ją tokią ir įsivaizdavo

Kad suprastumėte šią problemą, apibūdinsime Merkurijaus orbitą. Merkurijui skriejant aplink Saulę, jis brėžia elipsės formą, tačiau tik apytikriai. Pasirodo, kad priartėjęs prie Saulės, Merkurijus artimiausią tašką kaskart pasiekia nebūtinai toje pačioje vietoje – šis taškas nuolatos juda aplink Saulę. Toks orbitos kitimas vadinamas precesija.

Orbitos precesija nėra būdinga tik Merkurijui – visų planetų orbitos kinta. Tiesą sakant, I.Newtono teorija prognozuoja šiuos reiškinius remdamasi planetų traukos jėga. Tačiau klausimas yra tai, ar I.Newtono prognozės sutinka su orbitos pokyčių kiekiu – neužtenka vien tik suprasti šio efekto kilmės, jis turi būti paremtas skaičiais. Šie orbitų pokyčiai gali būti suprantami naudojant I.Newtono skaičiavimus, išskyrus Merkurijaus orbitos pokyčius.

Kaip matoma iš Žemės, Merkurijaus orbitos precesija siekia 5600 arksekundžių per šimtmetį (viena arksekundė – 1/3600 laipsnio). I.Newtono lygtys, atsižvelgiant į kitų planetų sukeliamą efektą (o taip pat ir į nedidelę Saulės deformaciją dėl jos sukimosi) bei faktą, kad Žemė nėra inercinis atskaitos taškas, prognozuoja 5557 arksekundžių per šimtmetį, rašo aether.lbl.gov.

Šio nesutapimo negalima priskirti I.Newtono formalizmui. Buvo sukurta daug laikinų pataisymų (tokių, kaip tam tikro dulkių tarp Saulės ir Merkurijaus kiekio prielaida), tačiau nei vieno jų neparėmė kiti veiksniai (pavyzdžiui, nebuvo rasta jokių įrodymų apie dulkes regione tarp Merkurijaus ir Saulės, kuomet šis regionas buvo atidžiai stebimas).

Palyginimui, Albertas Einsteinas sugebėjo be jokių korekcijų prognozuoti, kad Merkurijaus orbita pakis 43 arksekundėmis per šimtmetį, jeigu Bendroji reliatyvumo teorija yra teisinga.

Ankstyvoji A.Einsteino reliatyvumo teorijos sėkmė paaiškina 43 arksekundes per šimtmetį Merkurijaus orbitos taško precesiją. Esant išlenktam erdviniam laikui planeta neskrieja aplink Saulę vis tokia pačia eliptine orbita, kaip kad teigia I.Newtono teorija. Vietoje to, orbita nuolatos kinta dėl to, kad erdvinis laikas ir yra išlenktas. Kai A.Einsteinas skaičiavo šio efekto poveikio dydį Merkurijui, jis gavo 43 arksekundžių per šimtmetį rezultatą, kurio seniau nebuvo galima paaiškinti. Jis teisingai nurodė, kad tai patvirtina jo teoriją.

A.Einsteino teorija taip pat teisingai paskaičiavo mažesnę Veneros orbitos taško precesijos paklaidą, kuri siekia 8,6 arksekundes per šimtmetį. Ši vertė yra mažesnė nei Merkurijaus, kadangi Venera yra toliau nuo Saulės, tad ir erdvinio laiko išlinkis yra mažesnis.