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行星科学

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修正爱因斯坦对水星轨道的计算

18 May 2018
汞
进一步的修正:信使号航天器看到的水银。 (礼貌:美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/华盛顿卡内基研究所)

使用爱因斯坦广义相对论的先前未曾探索的结果,对水星轨道进动的计算进行了微小的修正。 克利福德·威尔 佛罗里达大学(University of Florida)的新运动方程式描述了每20亿年向轨道近日点方向移动1度的运动。尽管目前无法检测到微小的移动,但是当 贝比科伦坡 水星任务将于今年晚些时候启动。

每个世纪,水星椭圆轨道的近日点–行星最靠近太阳的点–旋转(或“前进”)约0.16°。这种变化主要可以通过使用牛顿来解释’的定律来计算太阳系中其他行星的引力,但是观测和计算之间的差异在19 世纪。 1916年,爱因斯坦以广义相对论解决了这个谜。现在,威尔已经证明,爱因斯坦进行的计算(后来又被其他人改进了)并不能说明全部情况。

写在 体检信威尔预测,水星的轨道将进一步受到相对论“交叉项”的影响,这是整个太阳系中太阳对广义相对论的影响。对于多个物体的系统,使用相对论运动方程来描述这些术语,这些系统都相互施加引力。将推导得出方程,该方程解释了太阳与其他行星之间的引力吸引如何间接影响太阳与水星之间的引力。

重力磁场

交叉项方程还描述了其他较小的影响,这说明了其他行星与水星之间的引力吸引所产生的类似的相对论效应。此外,其他行星的“重力磁场”(类似于磁场,是由行星的“质量流”产生的)使水星的轨道进一步移动。总体而言,Will预测每20亿年,近日点将再增加1度。

今年晚些时候,欧洲和日本的BepiColombo联合任务将向水银轨道发送两个探测器,从而可以更精确地测量其运动。威尔希望这些测量结果能证实他的预测,这最终将有助于进一步增进我们对广义相对论的理解。

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