Frank van Hertrooij
Scivolemo05 Septembro 2018
Pliaj artikoloj
Hodiaŭ la sunsistemo enhavas ok astrojn, kiujn astronomoj nomas planedojn. Tra historio tamen, tiu nombro ŝanĝiĝis plurfoje. Kiuj astroj estas planedoj kaj kiuj ne, estas malfacila demando tamen kaj emocioj povas havi gravan rolon en la decido. Multaj homoj ne ŝatis la decidon, kiu igis Plutonon nana planedo kaj la kadroj per kiuj oni grupigas astrojn restas homaj elpensaĵoj. La decido estis tre grava tamen, ĉar ĝi reflektas kiel astronomoj pensas pri la sunsistemo, sen igi Plutonon malpli grava. La sentroniĝo de Plutono ankaŭ ne estis la unua fojo ke astro perdis sian planedan statuson. Antaŭe oni konsideris Cereson la kvinan planedon de la sunsistemo, ĝis oni malkovris tro da aliaj objektoj en ĝia orbito. Estas komprenebla afero ke homoj malfacile akceptas ĉi tiajn ŝanĝiĝojn, sed ili ne nepre estas perdo. En la kazoj de Plutono kaj Cereso, la rangmalaltiĝoj rezultis je tute novaj grupoj de objektoj por studi, nome la nanaj planedoj kaj asteroidoj. Multe malpli konata tamen, estas la rakonto de la planedo Vulkano, kvankam ĝi ludis esencan rolon en la hodiaŭa kompreno de fiziko.
La konvinko ke ekzistus aldona planedo estas interesa, kiam oni rigardas ĝin el la perspektivo de la tempo en kiu ĝi naskiĝis: la dek naŭa jarcento. Dum jarmiloj la nuraj konataj planedoj estis tiuj, kiujn oni povis vidi nudokule, sed antaŭ dekjaroj nova planedo estis malkovrita, nome Uranuso. Ke nova planedo povis esti malkovrata montris ke la firmamento ne estas senfina kaj neŝanĝebla, kio inspiris plurajn generaciojn de astronomoj al serĉi eĉ pli bone. Estis la Franca matematikisto Urbain Le Verrier, kiu montris per sia matematika analizo de la orbito de Urano, ke iu alia objekto devis ekzisti por klarigi neregulecon. Tri jarojn poste, en 1846, Johann Galle kaj Heinrich d’Arrest malkovris la novan planedon, Neptunon, nur unu gradon for de la loko indikita de la kalkuloj. Ke oni povis kalkuli la pozicion kaj orbiton de nekonata planedo matematike kaj poste observi ĝin, donis multe da fido al la uzita matematiko. Malgraŭ tio tamen, ĝi restis modelo kaj tro da fido povas blindigi onin.
La matematiko kiun Le Verrier uzis estis bazita sur Neŭtona kompreno de fiziko. Neŭtono proponis ke la forto, kiu tenas la Lunon en sia orbito estas la sama forto kiel tiu, kiu faligas pomon el arbo. Tiu forto estas la forto de gravito, kiu laŭ Neŭtono ekzistas inter ĉiuj objektoj kun maso. Pli grandaj masoj havus pli da forto inter si kaj la forto kvadrate pligrandiĝas kiam oni alproksimiĝas al la maso. Liaj kontribuoj kaj tiuj de aliaj gravaj astronomoj kiel Keplero, kreis novan modelon de la sunsistemo. Planedoj moviĝas en elipsaj orbitoj ĉirkaŭ la mezpunkto de la sunsistemo, kiu estas en la Suno. Pro ĝia sukceso, la Neŭtona teorio de gravito estis rigardata kvazaŭ absoluta vero. Objektoj ĉiam moviĝis en la ĝustan direkton kaj kun la ĝusta rapideco, do ekzistis neniu kialo por dubi ĝin. Ke Neŭtono pravis dum 150 jaroj igis fizikistojn arogantaj. Ili pensis ke ili tiom bone komprenis la fizikon de moviĝoj ke la teorio devus esti universala kaj aplikebla eĉ al situacioj, kiujn oni ankoraŭ ne povis imagi. Bedaŭrinde por ili tamen, Neŭtono nur pravis sub specifaj kondiĉoj.
Laŭ la principoj de scienco, teorio povas esti konsiderata ĝusta ĝis oni renkontas bonan pruvon kiu kontraŭas ĝin. Se oni trovas tion, oni forĵetu la teorion, aŭ tiel adaptu ĝin, ke ĝi klarigas ĉiujn pruvojn. Sur papero tio sonas bone, sed kiam oni vere kredas je teorio, psiĥologio povas esti onia plej forta malamiko. Tio okazis kiam Le Verrier analizis la orbiton de Merkuro. Merkuro havas tre elipsan orbiton. Tio signifas ke ĝi estas tre proksima al la Suno dum parto de ĝia ĉirkaŭiro kaj multe malpli proksima dum la resto. La punkto de la orbito kiu plej proksimas al la suno nomiĝas la perihelio kaj la punkto kie ĝi estas malplej proksima nomiĝas la afhelio. Kio estas interesa pri Merkuro estas ke la perihelio kaj afhelio ne restas en la samaj lokoj. Ili tre malrapide rondiras, kio signifas ke Merkuro fakte ne moviĝas en elipso, sed en spiralo. Ni nun scias ke ankaŭ la aliaj planedoj spertas tian ŝoviĝon de apsidoj, sed la efiko estas malfacile mezurebla, do tiutempe la efiko nur estis konata rilate al Merkuro. Estas sufiĉe evidenta konkludo ke iu objekto devis gravite tiri Merkuron kaj tiel ŝanĝi la orbiton. Devis esti iu eta planedo aŭ asteroida zono, kies orbito estis eĉ pli proksima al la Suno ol tiu de Merkuro. La sunsistemo subite havis novan planedon kaj kelkaj astronomoj komencis la serĉon plene je konvinko.
Serĉi planedon tiom proksime al la Suno ne estas facila. Kiam oni volas observi Merkuron, la plej bona tempo estas tuj post sunsubiro aŭ tuj antaŭ sunleviĝo. Tiam Merkuro estas trovebla tre proksime al la Suno. Ju pli proksima la planedo estas tamen, des pli alta la Suno devas esti. Tio klare kaŭzas problemojn, ĉar la ĉielo iĝas pli luma, kio igas la planedon malpli videbla. Eĉ pli pripensindaj estas la riskoj, kiujn oni konsideru kiam oni observas tiom proksime al la Suno. Kiam oni malĝuste direktigas la teleskopon, oni povas senintence rigardi la Sunon. Tio povas blindigi onin ene de sekundo kaj severe damaĝi la teleskopon. La nura sekura maniero por serĉi planedon do estas aŭ per transiro, aŭ per suna eklipso.
La plej grava ”observo” de transiro de Vulkano estis farata de Edmond Lescarbault en 1859. Li estis kuracisto, sed inter la vizitoj de malsanuloj, li praktikis astronomion. Transiro en astronomio estas fenomeno, kiu okazas kiam planedo troviĝas inter la Suno kaj la Tero. La planedo tiam estas videbla kiel nigra punkto sur la disko de la Suno, kiu malrapide moviĝas trans la surfaco. Lescarbault sekvis tiun moviĝon kaj precize notis ĝin. Tamen, kiam li faris la observon, li sciis nenion pri la laboro de Le Verrier. Finfine, kiam li legis publikaĵon pri la planedo, kiun Le Verrier verkis, li verkis leteron pri liaj observoj. Le Verrier kiel eble plej rapide vojaĝis al la domo de Lescarbault (kiu post la trajnvojaĝo estis ankoraŭ 12-kilomentran promenon for) por paroli pri la observoj. Li konvinkiĝis pri tio ke Lescarbault vidis veran planedon. Post tio, ne daŭris longe ĝis la planedo ricevis sian nomon, kvankam oni ne certas pri kiu elpensis la nomon.
Post la unua observo de la nova objekto en la sunsistemo, amatoraj astronomoj kredis ke ĉiu kun teleskopo devus kapabli trovi ĝin. Multaj provis kaj kelkaj eĉ pensis ke ili sukcesis, sed kiam oni vere volas vidi ion, oni povas vidi tion. Alia grava momento en la historio de Vulkano estis la suna eklipso de 1878. Kio okazis estas ke la Luno ŝoviĝas antaŭ la Sunon, kio igas la ĉielon tute nigra. Tiel oni povas rigardi objektojn proksimaj al la Suno sen esti ĝenata de la Lumo. Dum la eklipso, ĉiuj astronomoj provis akiri la plej bonan lokon kaj sennombraj okuloj kaj instrumentoj estis direktigitaj al la Suno. La ideo ŝajnis simpla. Se estas punkto de lumo apud la Suno, tie kie ne devus esti Stelo, tio devas esti planedo. Tiu punkto de lumo ja ekzistis kaj igis Vulkanon eĉ pli vera en la okuloj de la astronomoj, sed ĝi estas iluzio. Oni bezonis la matematikon de Einstein, kiu naskiĝus unu jaron poste, por kompreni ke oni fakte rigardis stelon. Malgraŭ tio, la novaĵo ke James Watson, unu el la plej famaj Vulkanserĉantoj, trovis la planedon jam disiris kiel fajro.
La kalkuloj montris ke iu planedo devus ekzisti kaj pluraj homoj trovis ĝin. Kio do malĝustis pri la tiama kompreno de fiziko? Estis pluraj problemoj, sed ili estis pli psiĥologiaj ol fizikaj. Unue, oni imagis ke la fakto ke Neŭtona gravito funkciis ĝis tiu punkto, signifis ke ĝi devus funkcii en ĉiuj situacioj. Tio ne ĝustas tamen. Unu kontraŭekzemplo sufiĉas por forĵeti teorion, sed nur ĝustigaj ekzemploj ne pruvas la teorion. Ekzemplo de tio estas ke nigraj cignoj estis konataj en Eŭropo kiel io, kio ne eblas. Oni nur vidis blankajn cignojn en Eŭropo, do tio sonis logika. Kiam Eŭropanoj unue esploris Aŭstralion tamen, ili malkovris nigrajn cignojn kaj nur unu ekzemplero sufiĉis por forĵeti tiun ideon. En fiziko, la leĝoj ne Neŭtono restas tre utilaj, pro tio ke ili priskribas tre multajn aferojn tre precize, sed en kelkaj specifaj situacioj, ili ne sufiĉas kaj oni bezonas pli ĝeneralan teorion. La dua psiĥologia barilo estas ke homaj cerboj ege ŝatas serĉi ligojn inter aferoj kaj vidas aferojn nur por pravigi tiujn ligojn. Ekzistas miloble pli da manieroj por malpravi ol por pravi, sed kiam oni pensas ke oni pravas, oni pensas ke oni vidas pruvojn, kiuj ne estas tie. Povas esti ke oni ignoras datumojn, aŭ malĝuste legas ilin. Ekzemplo de tio estas la transiroj de Vulkano trans la disko de la Suno. Verŝajne la plejparto el tiuj observoj ne estis planedo, sed nur makuloj sur la surfaco de la Suno.
Vulkano ne nur instruas ion pri psiĥologio tamen. Kvankam nova planedo estus interesa, ĝi instruis al oni ion pri la fundamenta strukturo de la universo kaj iĝis pruvo por la teorio de relativeco de Einstein. La teorion de relativeco montras malsaman komprenon de gravito ol tiu de Neŭtono. Dum Neŭtono kredis ke la strukturo de la universo estis eterna kaj ke objektoj moviĝas tra ĝi pro ilia gravito. Kontraste, Einstein kredis ke la strukturo de la universo konsistas el spactempo. Kvankam la matematiko malantaŭ tiu modelo estas kompleksa, ĝi diras ke grandaj masoj povas kurbigi spactempon kaj tiel ŝanĝi distancojn kaj kiom rapide tempo fluas. Proksime al la Suno, la gravito estas tiom forta, ke la spactempo estas konsiderinde multe kurbita. La rezulto de tio estas ke la orbito ŝajnas mallogika al observanto surtere, sed ĝi havas sencon se oni konsideras la kurbiĝon. For de la Suno, la efiko ankoraŭ ekzistas, sed ĝi estas tiom malforta, ke oni nur malfacile povas mezuri ĝin.
Alia diferenco inter la modeloj de Neŭtono kaj Einstein estas kiel lumo moviĝas. Laŭ Neŭtono, nur objektoj kun maso havas graviton kaj estas influataj de ĝi, sed Lumo ne havas mason. Laŭ Einstein tamen, Lumo sekvas la kurbiĝon de spaco, kio signifas ke ĝi ja estas influata. Kiel ekstera observanto tio do signifas ke la lumo ŝajnas ”kurbita”. Surtere objektoj estas multe tro etaj por mezureble ŝanĝi la vojon de lumo, sed la Suno estas multe pli granda kaj peza. Tio signifas ke la lumo de steloj estas kurbigata de la Suno. Kompreneble la Suno estas multe tro hela dum la tago, do oni nur vidas la efikon dum eklipso. Tiam, stelo kiu devus esti malantaŭ la Suno povas aperi apud ĝi. Por iu kiu nenion scias pri la teorio de relativeco, tio povas eĉ iomete aspekti kiel… planedo! Hodiaŭ oni trovis multe pli da pruvoj por la teorio kaj eĉ uzas nigrajn truojn kiel gravitajn lensojn por vidi la galaksiojn malantaŭ ili. Se oni do restas kritikema kaj scivolema kaj diligente esploras, oni povas trovi mirindajn aferojn, eĉ se tio daŭras iom longe.