Merkür’ün Açıklanamayan Yörüngesi

Başlığa baktığınız zaman yazının içeriği hakkında bir fikir edinemeyenleriniz mutlaka olmuştur. Konuya giriş yapmadan önce iki yörüngesel gökbilim terimini açıklamak istiyoruz:

Keplerin birinci yasasına göre Güneş Sistemi içerisinde bulunan tüm gezegenler, odaklarından birinde Güneş’in bulunduğu eliptik yörüngelerde dolanırlar. Bu dolanımı esnasında Güneş’e en yakın olduğu yörünge konumu “günberi noktası”, en uzak konumu ise ”günöte noktası” olarak adlandırılır. Günöte, günberi ve Güneş’in bulunduğu noktalar üzerinden bir doğru geçirildiğinde oluşan bu doğruya “büyük eksen” denilir.

merkur-gunete5487
Şekil-1) 1, günöte noktası; 2, günberi noktası; 3, Güneş’in konumu

Diğer bir terim olan “devinim” ise -bu yazımızda- Merkür’ün yörüngesinin büyük ekseninin zaman içerisinde yavaşça doğrultu değiştirmesidir. Aslında bu olay tüm gezegenler için olmaktadır. Madem ki bu durum sadece Merkür’e özgü değil, neden sürekli Merkür ile anılmaktadır?

Merkür’ün gözlenen günberi devinimi, Newton mekaniği ile yapılan tahminlerle uyuşmuyor. Newton fiziğine göre bu durum, Güneş-Merkür ikilisinin birbirlerine uyguladıkları kütle-çekimsel etki ve diğer gezegenlerin yarattıkları kütle-çekimsel tedirginliklerinden dolayı meydana gelmektedir.

mercury
Merkür’ün yörüngesi ve yörüngesindeki her bir turu sonucu oluşan ilginç dönüş hareketi.

Bu faktörleri dikkate alarak yapılan hesaplamalar sonucunda yörüngesinde oluşan sapma yüzyılda yaklaşık 532 yay saniyesi (1 yay saniyesi = 1/3600 derece) olarak tespit ediliyor. Ancak bu durum gözlemlerle doğrulanmak istediğinde hesaplamaların ön gördüğü biçimde sonuçlanmıyor. Yapılan gözlemlerle elde edilen sonuç, gezegenin yörüngesinin yüzyılda yaklaşık olarak 574 yay saniyesi kadar saptığıdır. Hesaplamalarla gözlemler arasındaki fark yaklaşık 42 yay saniyesidir.

merkurdenklem1
Denklem-1) Newton mekaniğine göre faktörler

Bu sonuçlara göre gökbilimciler, Güneş Sisteminde şu ana kadar keşfedilmemiş bir gezegen olduğunu ve bu gezegenin Merkür’ün yörüngesinde tedirginlik yarattığını öne sürerler. Bu gezegene bir isim dahi verilir (Bkz: Vulcan Gezegeni). Böylelikle hesaplamalarla gözlemler arasında ortaya çıkan farkın bu nedenden dolayı oluştuğuna inanılır ve gezegeni aramak için çalışmalar başlar. Ancak aramaların sonucunda böyle bir gezegen bulunamaz.

Merkür
Merkür’ün yörüngesindeki “garip” dolanımını yukarıda verdiğimiz görsellerle canlandıramadıysanız, bir de bu animasyonu izleyin….

1915-1916 yıllarında Einstein, genel görelilik kuramını tamamlar ve Newton’ın evrensel kütle-çekim yasasını değiştirerek, yeni bir bakış açısı getirir. Bu kurama göre uzay, maddenin sahip olduğu kütlenin etkisiyle bükülmektedir. Oluşan bu bükülmüş geometriye “kütle-çekim”, evren dokusuna ise “uzay-zaman” adı verilmektedir.

Daha sonraları genel göreliliğin getirdiği yeni evren dokusu, Merkür’ün Newton mekaniği ile yapılan günberi devinimi hesaplamalarına dahil edilir. Yeniden yapılan hesaplamalar sonucunda anlaşılır ki, hesaplamalarla gözlem arasındaki 43 yay saniyelik fark, genel göreliliğin katkı sağladığı düzeltmeler sayesinde giderilmektedir. Böylelikle on yıllardır açıklanamayan Merkür’ün yörüngesindeki fazladan sapma, Einstein’ın keşfettiği genel görelilik ile açıklanmış olur.

merkurdenklem2
Denklem-2) Genel göreliliğe göre faktörler

Peki Newton fiziği neyi gözden kaçırıyordu da her yüzyılda 43 yay saniyelik bir fark doğuyordu? Aslında bu pek de gözden kaçırma sayılmaz, sadece o zamanlarda genel görelilik bilinmiyordu. Aslında Merkür’ün yörüngesine olan şey; Merkür günberi konumundayken, Güneş’in göreceli olarak sahip olduğu muazzam kütlesinden dolayı ortaya çıkan uzay-zaman eğrisinin Merkür’ün yörüngesinde sapma meydana getiriyor olmasıdır.

Genel göreliliğin denkleme eklediği düzeltme:

merkurdenklem3
Denklem-3) Genel görelilik düzeltmesi
merkur-tablo45
Tablo) Denklem sabiterinin açıklaması ve değerleri
merkurdenklem4
Denklem-4) Merkür’ün yüzyılda tamamladığı periyodun bulunması
Denklem 5
Denklem 5) 1 radyanın yay saniyesi cinsinden ifadesi
Denklem 6
Denklem 6) Denklem 3’ü yerine yazarsak
Denklem 6-1
Sonuç

 

Kutay Arınç Çokluk 

  1. http://www.math.montana.edu/~umsfjdoc/m394/mercury2.pdf
  2. http://cosmictimes.gsfc.nasa.gov/teachers/workshops/Newton_Einstein_FactCards_SpF.pdf
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Apsidal_precession
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Tests_of_general_relativity#Perihelion_precession_of_Mercury
  5. http://www.prespacetime.com/index.php/pst/article/viewFile/125/125
image_printPDF Kaydet & Yazdır

Yazar: Sezar

Kozmik Anafor'un anonim içerik botudur. Misafir yazarların yazılarını girer, duyuruları yapar, gerektiğinde çay kahve ikram eder. Getir götür işlerine bakan ofisboy diyelim en iyisi.

Keşfet!

Işık Hızını Geçmek Zorunda Mıyız?

Birçok insan, ışık hızının geçilmesi veya ışık hızına ulaşma konusuna takılmış durumda. Bu anlamlandırılması güç …