Testy doświadczalne ogólnej teorii względności: Różnice pomiędzy wersjami

przypisy
(przypisy)
(przypisy)
peryhelium została po raz pierwszy zaobserwowana w 1859 przez [[Urbain Le Verrier|Le Verriera]]. Na podstawie obserwacji ruchu [[Merkury|Merkurego]] prowadzonych od 1697 do 1848 Le Verrier ustalił, że rzeczywiste tempo precesji odbiega od przewidywań teorii Newtona o 38″ ([[sekundy i minuty łukowe|sekundy lukowe]]) na [[wiek zwrotnikowy]] (w 1882 dokładniejsze oszacowanie 43″ zostało podane przez Simona Newcomba) <ref>U. Le Verrier (1859), (in French),[https://archive.org/stream/comptesrendusheb49acad#page/378/mode/2up "Lettre de M. Le Verrier à M. Faye sur la théorie de Mercure et sur le mouvement du périhélie de cette planète"], Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences (Paris), vol. 49 (1859), pp.379–383.</ref>. Zaproponowano szereg doraźnych wyjaśnień tych efektów, jednak powodowały one kolejne większe problemy.
 
Brakująca wartość w prędkości [[precesja|precesji]] została ostatecznie wyjaśniona na bazie ogólnej teorii względności. Einstein pokazał, ze ogólna teoria względności daje przewidywania dokładnie zgodne z obserwowaną wartością przesunięcia peryhelium <ref name=Ein1916 />. Wyjaśnienie prędkości precesji Merkurego odegrało bardzo ważną role w procesie akceptacji ogólnej teorii względności. W ostatnich latach Friedman i Steiner <ref name="Merc">{{CiteCytuj czasopismo |nazwisko=Friedman |imię=Y. |nazwisko2=Steiner |imię2=J. M.|data=2016 |tytuł= Predicting Mercury's Precession using Simple Relativistic Newtonian Dynamics |czasopismo=Europhysics Letters (EPL) |wolumin=113|strony=39001 {{arxiv|1603.02560}} |doi=10.1209/0295-5075/113/39001|arxiv=1603.02560|bibcode=2016EL....11339001F}}</ref> wyjaśnili obserwowaną wielkość przesunięcia peryhelium bez pełnej ogólnej teorii względności, jedynie w ramach modelu [[relatywistyczna dynamika newtonowska|relatywistycznej dynamiki newtonowskiej]] (RND).
 
Wcześniejsze pomiary ruchu planet były wykonywane przy pomocy tradycyjnych teleskopów, natomiast współcześnie przeprowadzono bardziej dokładne pomiary wykorzystując metody radarowe. Całkowita zmierzona precesja wynosi 574.10″±0.65 na wiek <ref name="Clemence">{{Cytuj czasopismo |imię=G. M. |nazwisko=Clemence |tytuł=The Relativity Effect in Planetary Motions |czasopismo=Reviews of Modern Physics |wolumin=19 |wydanie=4 |strony=361–364 |data=1947 |doi=10.1103/RevModPhys.19.361 |bibcode=1947RvMP...19..361C}}</ref> względem [[ICRF|Międzynarodowego Niebieskiego Układu Odniesienia]] (ICRF). Taka wartość precesji jest uważana za wypadkowy efekt następujących przyczyn:
|+'''Czynniki powodujące precesje Merkurego'''
|-
! Wielkość <ref>Park, Ryan S., et al. "Precession of Mercury’s Perihelion from Ranging to the MESSENGER Spacecraft." The Astronomical Journal 153.3 (2017): 121.</ref> !! Przyczyna
! Wielkość !! Przyczyna
|-
| 532.3035 || Oddziaływanie grawitacyjne innych ciał niebieskich
| 575.31 || Całkowita oczekiwana precesja
|-
| 574.10±0.65 <ref name="Clemence"/> || Obserwowana precesja
|}
[[Kategoria:Ogólna teoria względności]]
Zatem efekt może być całkowicie wyjaśniony na gruncie ogólnej teorii względności. Najnowsze obliczenia bazujące na bardziej dokładnych pomiarach nie zmieniły zasadniczo sytuacji.
 
W ogólnej teorii względności przesuniecie peryhelium wyrażone w radianach na obrót jest w przybliżeniu dane wzorem: <ref>{{Cytuj książkę |tytuł=Theory and Practice of Natural Computing: Fourth International Conference, TPNC 2015, Mieres, Spain, December 15-16, 2015. Proceedings |wydanie=illustrated |imię1=Adrian-Horia |nazwisko1=Dediu |imię2=Luis |nazwisko2=Magdalena |imię3=Carlos |nazwisko3=Martín-Vide |wydawca=Springer |rok=2015 |isbn=978-3-319-26841-5 |strona=141 |url=https://books.google.com/books?id=XmwiCwAAQBAJ}} [https://books.google.com/books?id=XmwiCwAAQBAJ&pg=PA141 Extract of page 141]</ref>
W ogólnej teorii względności przesuniecie peryhelium wyrażone w radianach na obrót jest w przybliżeniu dane wzorem:
 
:<math>\sigma=\frac {24\pi^3L^2} {T^2c^2(1-e^2)} \ ,</math>
 
gdzie ''L'' jest [[półoś wielka|półosią wielką]], ''T'' jest [[okres orbitalny|okresem orbitalnym]], ''c'' jest [[prędkość światła|prędkością światła]] i ''e'' jest [[mimośród orbity|mimośrodem orbity]] (zobacz: [[problem dwóch ciał w ogólnej teorii względności]]). Co więcej powyższy wzór jest dokładnym wyrażeniem na prędkość precesji peryhelium w ramach [[relatywistyczna dynamika newtonowska|relatywistycznej dynamiki newtonowskiej]] <ref name="Bin">{{Cytuj czasopismo |nazwisko=Friedman |imię=Y. |nazwisko2=Livshitz |imię2=S.|nazwisko3=Steiner |imię3=J. M.|data=2016 |tytuł= Predicting the relativistic periastron advance of a binary star without curving spacetime |czasopismo=Europhysics Letters (EPL) |wolumin=116|strony=59001|doi=10.1209/0295-5075/116/59001|arxiv=1705.05705|bibcode=2016EL....11659001F}}</ref>.
 
Ruch innych planet również wykazuje precesje perihelium orbity, jednak z uwagi na odległość od Słońca w jakiej się znajdują jak również ich okresy orbitalne, precesja jest mniejsza i została zaobserwowana na długo po odkryciu precesji peryhelium Merkurego. Na przykład precesja peryhelium Wenus i Ziemi zgodnie z ogólną teorią względności wynosi odpowiednio 8.62″ i 3.84″ (sekund lukowych) na wiek. Obie wartości zostały zmierzone z wynikiem zgodnym z teorią <ref name="Biswas">{{Cytuj czasopismo|wersja=v1|tytuł=Relativistic perihelion precession of orbits of Venus and the Earth|imię1=Abhijit|nazwisko1=Biswas|imię2=Krishnan R. S.|nazwisko2=Mani|data=2008|doi=10.2478/s11534-008-0081-6|czasopismo=Central European Journal of Physics|wolumin=6|wydanie=3|strony=754–758|bibcode=2008CEJPh...6..754B }}</ref>. Wykonano również pomiary ruchu [[Apsyda (astronomia)|perycentrum]] w układzie pulsarów podwójnych [[PSR B1913+16|PSR 1913+16]] z wartością 4.2º na rok <ref name="Matzner">{{Cytuj książkę |tytuł=Dictionary of geophysics, astrophysics, and astronomy|imię1=Richard Alfred|nazwisko1=Matzner|wydawca=CRC Press|data=2001|isbn=0-8493-2891-8|strona=356|url=https://books.google.com/books?id=eez38xjCYGkC&pg=PA356}}</ref>. Jest to wynik spójny z przewidywaniami ogólnej teorii względności <ref>Weisberg, J.M.; Taylor, J.H. (July 2005). [http://aspbooks.org/custom/publications/paper/328-0025.html|"The Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis"].</ref>. Istnieje także możliwość wykonania pomiarów dla układów gwiazd podwójnych, które nie zawierają ultra gęstych gwiazd (takich jak pulsary), jednakże w przypadku takich obserwacji pozostaje problem dokładnego modelowania klasycznych zjawisk - na przykład prawidłowa interpretacja pomiaru wymaga dokładnej znajomości momentów pędu gwiazd względem ich płaszczymy orbitalnej. Dla kilku układów gwiazd np. [[DI Herculis]] takie<ref pomiaryname="skyandtelescope2009">Naeye, zostałyRobert, wykonane[http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/stellar-mystery-solved-einstein-safe/ w"Stellar ramachMystery testówSolved, ogólnejEinstein teoriiSafe"], względności.
''Sky and Telescope'', September 16, 2009. See also [http://news.mit.edu/2009/oddstar-091709 MIT Press Release], September 17, 2009. Accessed 8 June 2017.</ref> takie pomiary zostały wykonane w ramach testów ogólnej teorii względności.
 
===Ugięcie światła w polu grawitacyjnym Słońca===