수성의 세차문제

수성점 진동에 대한 계산은 실제로 뉴턴의 법칙에 따라 이뤄졌습니다. 매 세기=5,557.62각초의 진동이었는데, 이 중 90%는 좌표계의 세차에서 비롯되고 나머지는 다른 행성, 특히 금성, 지구, 목성의 섭동에서 비롯된 것이었고, 실제 관측치는 =5,600.73각초로 43.11각초로 줄어들었습니다.


수성의 근일점 세차 문제

뉴턴 만유인력 법칙에 따라 계산된 수성의 근일점 진동값과 관측값의 차이가 있습니다. 1859년 프랑스 천문학자 르비에르는 수성의 최근점진동 관측치가 뉴턴의 법칙에 따른 이론치보다 매 세기 빠른 38이라는 사실을 밝혀냈고, 이는 수성보다 태양에 더 가까운 수내 행성이 끌어당겼기 때문일 것이라고 추측했습니다. 그러나 여러 해 동안 부지런히 수색한 결과, 이 추측 속의 행성은 시종 전혀 없습니다. 뉴콘에서 측정된 값은 매 세기 43입니다. 황도광을 내는 자욱한 물질의 감쇄 때문일 수 있다는 겁니다. 그러나 이런 가설은 다른 몇몇 행성의 운동을 설명할 수도 없습니다. 그러자 뉴콘은 만유인력 법칙 중 제곱반비례 법칙에 문제가 있다고 의심했습니다. 몇 개의 내행성의 실제 운동을 동시에 해석할 수 있도록 뉴콘은 중력 응대를 거리의 2.1574 차방에 반비례합니다. 19세기 말, 전자기 이론이 발전한 초기, 베버, 리만 등도 전자기 이론으로 수성 근일점의 진동 문제를 설명하려 했지만 만족할 만한 결과를 얻지 못했습니다.

1916년 아인슈타인은 유명한 광의상대성이론을 발표해 이 문제를 설명하는 데 성공했습니다. 

공식
식에서 c는 광속, T, a, e는 각각 궤도 주기, 반장경, 편심률입니다. 수성의 경우 뉴턴 만유인력 법칙과의 차이가 43.03초입니다. 이는 관측치와 매우 근접하여 광의 상대성 이론에 대한 천문학의 가장 강력한 검증 중 하나가 됩니다.
하지만 우선 뉴턴의 법칙에 따르면 수성 근일점은 매 세기 Δ NN=5,557.62각초의 진동이 있어야 하는데 이 중 90%는 좌표계의 세차(세차 및 장동 참조)에 의한 것이고 나머지는 다른 행성, 특히 금성, 지구, 목성의 섭동에 의한 것이며 실제 관측치는 ΔO=5,600입니다. 이는 43.11각초로 줄어들었습니다. 따라서 세차상수의 어떠한 작은 변동도 만분의 1의 변동이 있으면 광의상대성 이론의 검증에 직접적인 영향을 미치게 되는데, 이러한 변화는 충분히 가능합니다. 둘째,수성의 최근점진동에 영향을 주는 요소가 많습니다.어떤 작은 요소라도 태양의 편률은 그것에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 이 문제는 계속 검토해야 합니다.

 

수성의 공전과 자전 문제

 

공전
수성의 운행궤도는 편심으로 반경 4600만㎞에서 7000만㎞까지 변합니다. 태양을 둘러싼 느린 세차는 뉴턴 경전역학에 의해 완전히 설명될 수 없어 한동안 많은 사람들이 태양에 더 가까운 행성(때로는 벌컨스타라고도 불린다)으로 이 혼란을 설명합니다. 이를 '수성 근일점 진동'이라고 합니다. 그러나 아인슈타인의 광폭은 넓습니다. 광의상대성이론은 나중에 이걸 없앨 수 있는 일종의 이론을 제공했습니다. 작은 오차의 해석입니다.

 

자전
1889년 이탈리아 천문학자 샤파릴리는 수성의 자전 기간과 공전 기간이 모두 88일이라고 다년간 관측했습니다. 미국 천문학자들은 1965년에야 수성의 자전의 정확한 주기를 58.646일로 측정했습니다. 어떤 때는, 수성의 표면의 일부에서, 같은 수성의 날에 관측자(해가 뜰 때)가 관측하면, 태양을 볼 수 있습니다. 먼저 올라갔다가 뒤로 물러서서 마지막에 떨어지고 나서 다시 하십시오. 이는 약 4일간의 근일점 주기때문에 수성의 궤도속도는 완전히 그것의 자전속도와 같다. 태양의 시운동이 멈추기 때문에 근일점에서는 수성의 궤도속도가 자전속도를 초과하기 때문입니다. 따라서 태양은 역행성 운동으로 보일 수 있습니다. 근일점 이후 4일이 지나면 태양은 정상적인 시운동을 회복합니다.

 

성과
1965년까지 레이더로 관측한 뒤 관찰 데이터는 수성이 태양에 대해 조석 고정이라는 생각을 부정했습니다. 수성 궤도 속진은 3:2로 공전합니다. 이것은 세 번 자전하는 시간이 태양 주위를 두 번 공전하는 시간입니다. 수성의 궤도 원심은 이 공진을 안정되게 합니다. 처음에 천문학자들이 고정된 조석이 있다고 생각했던 것은 수성은 가장 좋은 관측 위치에 있습니다. 3:2공진 중 같은 순간, 똑같은 모습을 보여줌으로써 마치 완전히 고정되어 있는 것과 같습니다. 수성의 자전은 지구보다 59배나 느립니다.
수성의 3:2의 궤속 비율 때문에 하나의 항성일(자전의 주기)은 대략 58.7개의 지구일, 하나의 태양일(태양이 두 차남 오선 사이를 지나는 시간)은 대략 176개의 지구일입니다.