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Perihelpräzession des Merkur

1915
  • Urbain Le Verrier
  • Albert Einstein
Astronomisches Observatorium mit Teleskop, das die Perihelpräzession in der Relativitätstheorie veranschaulicht.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die allgemeine Relativitätstheorie lieferte die erste präzise Erklärung für die anomale Präzession des Merkurperihels. Die Newtonsche Gravitation konnte die langsame, allmähliche Veränderung der Ausrichtung der elliptischen Merkurbahn nicht vollständig erklären. Einsteins Theorie sagte die fehlenden 43 Bogensekunden pro Jahrhundert korrekt voraus und führte sie auf die Krümmung der Raumzeit um die Sonne zurück – ein bedeutender früher Erfolg für die Theorie.

Im 19. Jahrhundert beobachteten Astronomen, dass die elliptische Umlaufbahn des Merkur nicht stationär war. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, wanderte langsam vorwärts – er präzedierte. Während der größte Teil dieser Präzession gemäß Newtons Gesetzen durch die Gravitationskräfte anderer Planeten erklärt werden konnte, blieb eine kleine Abweichung von etwa 43 Bogensekunden pro Jahrhundert unerklärt. Diese Anomalie gab Wissenschaftlern Rätsel auf, und einige vermuteten die Existenz eines unentdeckten Planeten namens Vulkan zwischen Merkur und Sonne.

1915 wandte Albert Einstein seine neue allgemeine Relativitätstheorie auf das Problem an. Seine Berechnungen zeigten, dass die durch die Sonnenmasse verursachte Krümmung der Raumzeit eine Korrektur der Newtonschen Gravitationsbeschreibung zur Folge hatte. Diese Korrektur erklärte die fehlenden 43 Bogensekunden pro Jahrhundert perfekt, ohne dass zusätzliche Parameter erforderlich waren. Anders als in Newtons Theorie, in der die Umlaufbahnen geschlossene Ellipsen (in einem Zweikörpersystem) sind, sagt die allgemeine Relativitätstheorie voraus, dass die Umlaufbahnen nicht geschlossen sind, sondern eine rosettenförmige Struktur beschreiben. Dieser Effekt ist bei Objekten in starken Gravitationsfeldern und mit exzentrischen Umlaufbahnen am deutlichsten ausgeprägt, was Merkur zum idealen Kandidaten in unserem Sonnensystem macht. Die erfolgreiche Erklärung der Perihelpräzession des Merkur war einer der ersten starken Beweise dafür, dass die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation genauer beschreibt als Newtons Theorie.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Relativität

Typ

Abstraktes System

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Die Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung
  • Newtons Gesetz von universelle Gravitation
  • Urbain Le Verriers detaillierte Berechnungen von Planetenbahnen
  • Spezielle Relativitätstheorie

Anwendungen

  • erster wichtiger Beobachtungsbeweis zur Unterstützung der allgemeinen Relativitätstheorie
  • ein Präzisionstest für die allgemeine Relativitätstheorie und andere Gravitationstheorien
  • wird verwendet, um alternative Gravitationstheorien einzuschränken
  • hochpräzise Berechnungen der Himmelsmechanik

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • hochpräzise Navigationssysteme für Raumfahrzeuge, die die Bahnpräzession in der Nähe massiver Körper berücksichtigen
  • Algorithmen zur Erkennung von Exoplaneten durch Messung der subtilen Präzession ihrer Muttersterne
  • Verwendung von Daten zur Bahnpräzession zur Kartierung der Massenverteilung galaktischer Zentren
  • eine Methode zum Testen von Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie durch Überwachung der Pulsarbahnen
  • Vorhersagemodelle für die langfristige Stabilität von Asteroidengürteln
  • Nutzung von Präzessionseffekten zur subtilen Veränderung der Flugbahn von Satelliten zur Aufrechterhaltung der Orbitalposition
  • eine Technik, um aus der Präzession binärer Pulsare auf die Eigenschaften des Inneren von Neutronensternen zu schließen
  • Erkennen von Klumpen dunkler Materie anhand ihres Einflusses auf Sternbahnen in Kugelsternhaufen
Verwandt mit: Perihelpräzession, Merkur, allgemeine Relativitätstheorie, Newtonsche Gravitation, Raumzeitkrümmung, Orbitalmechanik, Himmelsmechanik, Gravitation.

Historischer Kontext

Perihelpräzession des Merkur

1910
1911-04-08
1913
1915
1916
1917
1918
1909
1910
1912
1915
1915-11
1916
1918
1919-05-29

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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