Ruch peryhelium
![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Perihelion_precession.svg/345px-Perihelion_precession.svg.png)
![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/Precessing_Kepler_orbit_280frames_e0.6_smaller.gif)
Ruch peryhelium (ruch peryhelionowy; ogólniej ruch perycentrum) – efekt zmiany położenia peryhelium ciała orbitującego wokół Słońca.
Ruch peryhelium wywołują różne czynniki z których głównymi są:
- oddziaływania innych ciał niebieskich,
- efekt związany z mechaniką relatywistyczną,
- efekty pływowe.
Efekt relatywistyczny
[edytuj | edytuj kod]Efekt ten występuje w każdym sferycznie symetrycznym polu grawitacyjnym, czyli dotyczy m.in. również innych gwiazd. Jest on spowodowany specyfiką pola Schwarzschilda, w którym istotne są efekty związane z ogólną teorią względności.
Przy jednym obrocie ciała położenie jego peryhelium zmienia się o kąt
gdzie:
- – stała grawitacyjna,
- – masa gwiazdy (Słońca),
- – masa orbitującego ciała,
- – prędkość światła w próżni,
- – moment pędu orbitującego ciała.
Wzór ten został wyprowadzony przez Schwarzschilda. Jest on prawdziwy przy założeniu, że masa orbitującego ciała jest zaniedbywalnie mała w porównaniu z masą gwiazdy. W przypadku orbity zbliżonej do kołowej wzór ten można zapisać w postaci
Z tego wzoru widać, że efekt zmiany położenia peryhelium jest tym słabszy im większy jest promień orbity. Dlatego w Układzie Słonecznym najwyraźniej występuje w przypadku planety o najciaśniejszej orbicie – Merkurego.
Skala obu efektów
[edytuj | edytuj kod]W przypadku różnych ciał niebieskich wkład obu efektów do końcowego przesunięcia peryhelium może być różny. Wpływ innych ciał niebieskich zależy od obecności, odległości i układu orbit tych ciał, dlatego nie da się zapisać jednym wzorem. Dla Merkurego relacje kątów przesunięcia przypadające na 100 lat przedstawiają się następująco:
- 0,148° – obliczone z zaburzenia orbity przez inne planety,
- 0,012° – obliczone ze wzoru (1).
Dla porównania, relatywistyczne przesunięcie peryhelium dla innych planet wynosi[1][2]
a dla dalszych planet jeszcze mniej. Znane są natomiast inne przykłady, np. ciasnego układu podwójnego PSR B1913+16, w którym ruch perycentrum odbywa się w tempie 420° na stulecie[3].
Znaczenie efektu relatywistycznego
[edytuj | edytuj kod]Ogólna teoria względności przez pewien czas pozostawała konstrukcją czysto teoretyczną, w przeciwieństwie do szczególnej, która narodziła się dzięki nagromadzonym faktom doświadczalnym i wnioskom płynącym z elektrodynamiki. Eksperymentalne potwierdzenie teorii było trudne z powodu bardzo subtelnych efektów występujących w warunkach normalnej grawitacji. Dlatego anomalny ruch peryhelium Merkurego, wyjaśniony przez Schwarzschilda był pierwszym doświadczalnym potwierdzeniem tej teorii.
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Gilvarry 1953 ↓, s. 1046.
- ↑ Anonymous: 6.2 Anomalous Precession. [w:] Reflections on Relativity [on-line]. MathPages. [dostęp 2008-05-22].
- ↑ Matzner 2001 ↓, s. 356.
Bibliografia
[edytuj | edytuj kod]- Richard Alfred Matzner: Dictionary of geophysics, astrophysics, and astronomy. CRC Press, 2001. ISBN 0-8493-2891-8.
- J.J. Gilvarry. Relativity Precession of the Asteroid Icarus. „Physical Review”. 5 (89), s. 1046, 1953. DOI: 10.1103/PhysRev.89.1046. [dostęp 2008-05-22].
Literatura dodatkowa
[edytuj | edytuj kod]- Marek Demiański, Astrofizyka relatywistyczna, Biblioteka Fizyki, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1978, bez ISBN.
- Adam Strzałkowski, O siłach rządzących światem, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1996, ISBN 83-01-12033-9, OCLC 749687174 .
Linki zewnętrzne
[edytuj | edytuj kod]Rebecca Smethurst, How does Mercury's orbit prove General Relativity? (ang.), kanał „Dr. Becky” na YouTube, 6 listopada 2019 [dostęp 2024-02-14].