Saulės sistemą sudaro aštuonios planetos. Šis skaičius praeityje ne kartą keitėsi – ne dėl to, kad atsirastų ir pranyktų planetos, o dėl mūsų kintančio supratimo apie tai, kas yra planeta ir kas skrajoja Saulės sistemoje. Senovėje žmonės žinojo tik plika akimi matomas Merkurijų, Venerą, Marsą, Jupiterį ir Saturną; tiesa, prie jų būdavo priskiriami ir Saulė bei Mėnulis. Vėliau supratome, kad Žemė yra planeta, o Saulė ir Mėnulis – ne. Teleskopai atvėrė žinias apie daugybę kitų kūnų, tarp jų – ir Uraną bei Neptūną. Apie šiuos skaičiaus pokyčius šiek tiek rašiau prieš keletą mėnesių. O štai Neptūno atradimas keliems dešimtmečiams paskatino diskusijas apie dar vienos planetos egzistavimą. Tik jos buvo ieškoma ne sistemos pakraštyje, o prie pat Saulės. Ta planeta vadinta Vulkanu (ne tuo, kuriame gyvena labai logiški kosminiai elfai), o jos istorija yra geras pavyzdys, kaip atsiranda, vystomos ir tikrinamos mokslinės hipotezės.
Šį pažintinį straipsnį parašiau, nes turiu daug rėmėjų Contribee platformoje. Jei manote, kad mano tekstai verti reguliarios paramos, prisijungti prie jų galite ir jūs.
Apie galimą dar vienos planetos, artimesnės Saulei už Merkurijų, egzistavimą kalbėta dar nuo XVII amžiaus pradžios, kai tik žmonės pradėjo žiūrėti į dangų pro teleskopus. Vokietis Christophas Scheineris teigė atradęs vieną ar daugiau planetų prie pat Saulės, matomų tik kaip tamsios dėmės Saulės diske; vėliau paaiškėjo, kad jis aptiko Saulės dėmes. XIX a. taip pat ne vienas astronomas – ir mėgėjas, ir profesionalas – teigė matę įvairių greitai judančių taškų ant Saulės disko, kurie galėjo būti planetos (ar planetų) tranzitai. Visgi atradimais to pavadinti nebuvo galima, nes pakartotinai aptikti objektų nepavyko, net ir vykdant nuoseklius ilgamečius stebėjimus.
O tada atėjo 1846 metai ir Johannas Gottfriedas Galle Berlyno observatorijoje aptiko Neptūną. Tai nebuvo pirmoji teleskopiniais stebėjimais atrasta planeta – prieš šešis dešimtmečius taip aptiktas Uranas, XIX a. pradžioje – pirmi keturi asteroidai, po kelių dešimtmečių – dar keletas. Visgi Neptūno atradimas išskirtinis buvo tuo, kad planetos padėtis ir netgi tikėtinas dydis iš anksto sėkmingai numatyti, nagrinėjant Urano judėjimo anomalijas. Tą padarė prancūzų matematikas Urbainas Le Verrier. Keplerio dėsniai mums sako, kad visos planetos skrieja aplink Saulę. Tačiau jas veikia ir kitų planetų gravitacija, todėl planetų trajektorijos nėra idealios elipsės. Le Verrier apskaičiavo, kaip planetų gravitacija veikia Urano judėjimą ir atrado, kad prognozuojamas judėjimas nesutampa su stebėjimų duomenimis. Tam, kad teorija ir realybė sutaptų, reikėjo įvesti dar vieną planetą, kurios savybes jis ir numatė. 1846 metų rugpjūtį baigęs skaičiavimus, jis juos pristatė Prancūzijos mokslų akademijai bei nusiuntė Galle`i į Berlyną, o po mažiau nei mėnesio pastarasis aptiko naują planetą. Tai buvo puikus Niutono gravitacijos teorijos patvirtinimas, o Le Verrier prestižas mokslo bendruomenėje taip pat labai išaugo.
Tuo pat metu prancūzas studijavo ne tik Urano, bet ir kitų Saulės sistemos planetų judėjimą. Tarp jų anomaliu judėjimu pasižymėjo ir Merkurijus. 1848 metais įvykusio Merkurijaus tranzito – praskriejimo prieš Saulės diską – metu paaiškėjo, kad Le Verrier skaičiavimai stebėjimų neatitinka. Kažką primenanti istorija? Le Verrier irgi taip pagalvojo ir ėmėsi skaičiavimų. Su jais užtruko net iki 1859 metų ir nustatė, kad įtraukus visus žinomus veiksnius, turinčius įtakos Merkurijaus judėjimui, vis dar lieka nedidelis nuokrypis. Išreikštas kaip planetos orbitos elipsės ašies sukimosi greitis, jis siekia 43 lanko sekundes – maždaug 1/80 laipsnio – per šimtmetį. Le Verrier teigimu, tokį poveikį sukelti galėtų arba Merkurijaus dydžio planeta arčiau Saulės, arba asteroidų žiedas tarp Saulės ir Merkurijaus. Pats mokslininkas labiau linko prie antrojo paaiškinimo, nes manė, kad tokio dydžio planetą astronomai jau būtų atradę.
Tų pačių 1859-ųjų pabaigoje kitas prancūzas, Edmondas Modeste`as Lescarbault, atsiuntė Le Verrier laišką, kuriame teigė matęs numatytosios planetos tranzitą tų pačių metų kovo mėnesį. Le Verrier apsilankė Lescarbault observatorijoje – tai buvo pastarojo laisvalaikio projektas, mat šiaip jis dirbo gydytoju, o dangų stebėjo tik mėgėjiškai – iškamantinėjo šį apie stebėjimus ir nusprendė, kad tai tikrai buvo naujos, anksčiau neaptiktos, planetos tranzitas. 1860-ųjų sausį apie atradimą Le Verrier paskelbė Prancūzijos mokslų akademijoje ir suteikė planetai pavadinimą „Vulkanas“. Tiesa, pavadinimą sugalvojo ne jis – pirmasis jį dar 1846 metais pasiūlė dar vienas prancūzas, astronomas Jacquesas Babinet, tuomet irgi teigęs, kad aptiko kažkokius debesis ar tai planetas, skriejančias labai arti Saulės.
Priešingai nei ankstesni pareiškimai, Le Verrier autoriteto remiamas naujasis greitai sulaukė mokslo bendruomenės dėmesio. Nors ne visi astronomai tikėjo Lescarbault teiginiu apie pamatytą tranzitą, tai nesustabdė Le Verrier nuo Vulkano orbitos parametrų apskaičiavimo. Pasak jo, planetos orbita turėjo trukti 19 parų 17 valandų; tuo tarpu Merkurijaus periodas siekia 88 paras. Nuo Saulės planetą skirtų 21 milijonas kilometrų – 30 Saulės spindulių arba septynis kartus mažiau, nei Žemę. Didžiausias regimasis nuotolis tarp Vulkano ir Saulės – aštuoni laipsniai, trigubai mažiau, nei Merkurijaus. Tai paaiškintų, kodėl Vulkano niekas nėra matęs plika akimi ar net ir pro teleskopus – Saulės šviesa neleistų to padaryti. Tačiau juk kartais būna taip, kad Saulės šviesa kelioms minutėms „išjungiama“ – įvyksta Saulės užtemimas. Taigi nemažai astronomų ėmėsi ieškoti Vulkano būtent Saulės užtemimų metu, tuo tarpu kiti stengėsi pastebėti planetos tranzitus.
Žinių apie aptinkamus vis naujus Vulkano tranzitus karts nuo karto pasigirsdavo bent keletą metų. Tais pačiais 1860 metais keli astronomai teigė matę tranzitą Londone ir Vašingtono teritorijoje JAV; 1862 metais tranzitą matę teigė keli astronomai mėgėjai Mančesteryje. 1865 metais žinia atskriejo iš Stambulo. Visgi turint omeny, kad Vulkanas ratą aplink Saulę turėtų apsukti per mažiau nei 20 parų, galima buvo tikėtis matyti po keliolika tranzitų kasmet, taigi užfiksavimų skaičius neatrodo didelis. Iš kitos pusės, Merkurijus, stebint iš Žemės, aplink Saulę apsisuka per 116 parų (periodas ilgesnis už tikrąjį, nes Žemė irgi juda), tačiau jo tranzitai vyksta vidutiniškai kas 7,5 metų, t.y. tik kas 24 orbitas, nes kitais kartais Merkurijus praskrieja aukščiau arba žemiau Saulės. Lygiai taip pat ir Saulės užtemimai nutinka ne per kiekvieną Mėnulio jaunatį, o Mėnulio – ne per kiekvieną pilnatį. Tad galbūt ir Vulkano orbita tiesiog buvo tokia, kad tranzitai nutikdavo tik kas keliolika ar keliasdešimt ratų?
Užbaigti tokias spekuliacijas galėjo tik planetos aptikimas Saulės užtemimo metu. 1878 metais liepos 29 dieną pilnas Saulės užtemimas slinko per JAV, vakarinę Kanadą, Aliaską ir Kamčiatką. Du garsūs astronomai, Jamesas Craigas Watsonas ir Lewisas Swiftas, stebėjo Saulės apylinkes ir paskelbė aptikę Vulkaną. Abu jie jau buvo užsitarnavę reputaciją kaip puikūs stebėtojai: pirmasis atradęs ne vieną dešimtį asteroidų, antrasis – kometų. Abu teigė aptikę nežinomą objektą į pietvakarius nuo Saulės disko, keleto laipsnių atstumu, taip pat abu sutarė, kad jo spalva – raudona. Deja, čia sutarimai ir baigėsi. Tikslios koordinatės nesutapo, skyrėsi ir įvertintas objektų ryškumas. Maža to, abu astronomai teigė matę po du nežinomus objektus, bet koordinatės skyrėsi visų keturių. Užuot padėję išsiaiškinti Vulkano savybes ir orbitą, šie stebėjimai tik dar labiau sujaukė vaizdą. Nepadėjo ir stebėjimai vėlesnių užtemimų metu – jokios aiškios planetos aptikti nepavyko. Watsono ir Swifto „aptikti“ objektai galėjo būti tiesiog neryškios žvaigždės arba, kas labiau tikėtina, teleskopų detalių broko sukurti fantomai.
Pusę amžiaus nepavykus aptikti jokių neabejotinų Vulkano egzistavimo pėdsakų, astronomų nuomonė ėmė keistis. 1908 metais garsiosios Lick observatorijos Kalifornijoje atstovai išplatino pareiškimą, kad jų supratimu, Vulkano paieškas galima laikyti nesėkmingomis. Bet paskutinę vinį į šios idėjos karstą įkalė Einsteinas ir jo bendroji reliatyvumo teorija.
1915 metais paskelbtos teorijos esmė yra visiškas gravitacijos principo permąstymas, lyginant su Niutono teorija. Jėgą, kuria kūnai veikia vienas kitą, pakeičia erdvėlaikio iškreipimas, kurį kiekvienas masyvūs kūnas sukuria aplink save. Viena iš tokio, geometrinio, modelio pasekmių yra orbitų precesija. Kiekviena orbita, kuri nėra idealiai apskritiminė, šiek tiek precesuoja, t.y. jos elipsės kryptis, laikui bėgant, kinta. Šis efektas nestiprus – net ir arčiausiai Saulės esančiai planetai, Merkurijui, siekia tik 0,1 lanko sekundės per vieną apsisukimą. O apsisukimų per metus Merkurijus padaro 4,3, taigi per šimtmetį precesija pasiekia 43 lanko sekundes – tiksliai tiek, kiek trūko Le Verrier darytoms prognozėms XIX a. viduryje. Tad reliatyvumo teorija Merkurijaus judėjimą paaiškina idealiai, o Vulkano nebereikia.
Iš vienos pusės į visą šią istoriją galima žiūrėti kaip į nesėkmę – pusę amžiaus mokslininkai vaikėsi, kaip paaiškėjo, vaiduoklį, o galiausiai turėjo pripažinti, kad nieko ten nėra. Bet vaikymasis buvo paremtas aiškiomis teorinėmis prognozėmis ir atliekamas tokiais būdais, kokie tuo metu buvo prieinami. Tai ir yra mokslinio metodo esmė: suformuluota hipotezė (Merkurijaus judėjimo anomaliją paaiškina papildoma planeta), apskaičiuojamos patikrinamos prognozės (Vulkano orbitos savybės), jos tikrinamos (įvairiais stebėjimais), modelis tobulinamas įtraukiant naujus duomenis (kelis numanomus tranzitus ir kitų prognozuotų tranzitų nebuvimą), o galiausiai atsiranda naujas, geresnis paaiškinimas (reliatyvumo teorija), kuris paneigia pradinę hipotezę. Tikrai gali būti, kad ir apie kai kurias šiandienines, atrodytų, pagrįstas mokslines hipotezes po šimto metų šnekėsime panašiai, kaip dabar apie Vulkaną.
Laiqualasse