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Periheldrehung des Merkur

Der Perihelpunkt des Merkurs bewegt sich 43 Arksekunden pro Jahrhundert vorwärts.
Wurde sie 1859 entdeckt?

Simon Newcomb

1882 studierte Newcomb die Bewegung des Merkurs. Er schätzte sie auf 43” und bestätigte damit einen Wert, den LeVerrier bereits vor ihm gefunden hatte.
Als Grund für diese Anomalie wurde zuerst ein unentdeckter Planet zwischen dem Merkur und der Sonne vermutet. Man gab ihm sogar einen Namen: Vulcain.
Lescarbault hatte zwar behauptet, den gesuchten Planeten gefunden zu haben. Doch das war falsch. Es gibt dort keinen weiteren Planeten.
Man erwog auch das Zodiakallicht als Ursache der Periheldrehung. Dies musste auch verworfen werden.
1895 schlug Newcomb vor, dass vielleicht das Netwonsche Gravitationsgesetz leicht modifizert werden müsste! Tatsächlich konnte so die Periheldrehung erwklärt werden.
Vgl. Jean-Claude Pecker: Understanding the Heavens, S. 373 ff.

Paul Gerber

Bourbaki führt in Der Sündenfall der Physik im neunten Kapitel aus, dass Paul Gerber 1898 den Artikel »Die räumliche und zeitliche Ausbreitung der Gravitation« sich der bis dann nicht erklärten Periheldrehung annahm.
1902 veröffentlichte Gerber einen ausführlicheren Artikel über das selbe Thema.
In diesen Artikeln legte Gerber dar, dass die Periheldrehung mit einer endlichen Ausbreitunggeschwindigkeit der Gravitation erklärt werden könne:
Besteht die Gravitation zwischen zwei Massen in einer Wirkung, die sich mit Zeitverlust von der ersten auf die zweite und umgekehrt übertrag, dann findet man, daß dadurch ein Fortrücken des Perihels eines Planeten hervorgebracht werden muß.
Gerber berechnete diese Ausbreitungsgeschwindigkeit auf 305500 km/sek. Er schrieb
Also stimmt die Geschwindigkeit, mit der sich das Gravitationsfeld ausbreitet, mit der Geschwindigkeit des Lichts und der elektrischen Wellen überein.
Weiter stellt Bourbaki fest:
Nach allerhand Herumrechnerei gab Einstein … ein Formel an, welche haargenau der Gerber'schen Formel aus dem Jahre 1898 entsprach …
Mit Hilfe dieser Formel machte Einstein nun folgendes: Für c setzte er den Lichtgeschwindigkeitswert … ein und wie zu erwarten, kam für die Perihelkorrektur der an sich bekannte Wert von ψ und ε heraus. … Triumphierend konnte Albert Einstein dann doch auch folgendes berichten: „Die Rechnung lieferte für den Planeten Merkur ein Vorschreiten des Perihels um 43" in hundert Jahren, während Astronomen 45" ± 5" als unerklärlichen Rest zwischen Beobachtung und Newton'scher Theorie angeben. Dies bedeutet volle Übereinstimmung.”
Sündenfall, S. 74
Wie Ernst Gehrcke richtig bemerkte, ist es »nicht notwendig, relativistische Betrachtungen anzustellen, um die Gerber'sche Formel für die Perihelbewegung des Merkurs abzuleiten«.
H. Seeliger (»Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Gravitation«, Annalen der Physik, Bd. 53, S. 31-32) und Max Laue haben, nach Bourbakis Darstellung, Paul Gerber desavouiert (Sündenfall S. 75).
Auf Seite 168 resumiert Bourbaki:
Der Berechnungen in Verbindung mit der Perihelkorrektur des Merkurs müssen als Einstein'sche Fälschungen angesehen werden. Die Ursache für den bisher nicht verstandenen Rest der Periheldrehung von 43" pro Jahrhundert muß somit weiterhin als ungeklärt angesehen werden.
1982 schrieb Roseveare, dass Gerbers Theorie offiziel nie wiederlegt wurde, sondern „vergessen“ (Mercury's perihelion from Leverrier to Einstein. Oxford 1982)

Walter Orlov

Auf die Probleme einer relativistischen Erklärung der Periheldrehung des Merkurs geht Walter Orlov in Etablierte Theorien gegen Realität im Kapitel »Periheldrehung der Merkurbahn« (S. 35 ff) ein.
In Falsche Fährten der Physik und Kosmologie erklärt er die Periheldrehung durch die abgeplattete Sonne (S. 70 ff)
//
//      Walter Orlov: Falsche Fährten der Physik und Kosmologie. Seite 64 ff / Seite 70
//

public class AbplattungSonne {

  public static void main(String args[]) {

    double G=6.67428e-11;
    double Rsonne=696000000., Msonne=1.9891e+30;

 // Merkur:
    double Rp       = 4.6e+10;
    double Vp       = 5.898e+4;
    double Ra       = 6.982e+10;
    double Va       = 3.886e+4;
    double Mplanet  = 3.302e+23;
    int    Zahl_uml = 415; // Der Merkur macht in 100 Jahren 415 Umdrehungen um die Sonne
    int    planet   = 1;

 // Venus:
 // double Rp=1.0748e+11,Vp=3.526e+4,Ra=1.0894e+11, Va=3.479e+4, Mplanet=4.8685e+24;
 // int Zahl_uml=163, planet=2;

 // Erde:
 // double Rp=1.4709e+11, Vp=3.029e+4, Ra=1.521e+11, Va=2.929e+4, Mplanet=5.9736e+24;
 // int Zahl_uml=100, planet=3;

 // Mars:
 // double Rp=2.0662e+11, Vp=2.65e+4, Ra=2.4923e+11, Va=2.197e+4, Mplanet=6.4185e+23;
 // int Zahl_uml=53, planet=4;

    double d =  14800000.;
    double dt = 1.;
    double r, bs, M, x, y, x0, y0, vx, vy, xp0, yp0, xp, yp;
    double xiyi=0., xi2=0., A, fehler=0.;
    double yi[]= new double[420];
    int n;
    int uml = -2;

    bs  = Math.PI/(180.0 * 60.0 * 60.0 ); // Eine Bogensekunde
    M   = Msonne + Mplanet;
    x0  = Rp; y0 = 0.; x = x0; y = y0; vx = 0.; vy = Vp;
    xp0 = x0; yp0 = y0; xp = x0; yp = y0;

    while (uml<=Zahl_uml) {

      x = x + vx*dt/2.0;
      y = y + vy*dt/2.0;

      r = (x*x + y*y - d*d/4.)/(Math.sqrt(x*x + y*y + d*d/4.));
      vx = vx - dt*G*M*x/(r*r*r);
      vy = vy - dt*G*M*y/(r*r*r);
      x = x + vx*dt/2.;
      y = y + vy*dt/2.;

      if(uml == 0) {
        if ((xp0*xp0 + yp0*yp0) > (x*x + y*y)) {
          xp0 = x;
          yp0 = y;
        }
      }

      if ((xp*xp + yp*yp) > (x*x + y*y)) {
        xp = x;
        yp = y;
      }

   // Berechnung von Regressionsgerade und Standardabweichung
      if ( y0 >  0.0 && y<= 0.0 ||
           y0 >= 0.0 && y<  0.0    ) {

        if (uml>0) {
          yi[uml] = (Math.atan(yp/xp)-Math.atan(yp0/xp0))/bs;
          xi2 = xi2 + uml*uml;
          xiyi = xiyi + uml*yi[uml];
          A = xiyi/xi2;

          if (uml>1) {
            fehler = 0.;
            for(n=1;n<=uml;n++)fehler = fehler + (A*n-yi[n])*(A*n-yi[n]);
            fehler = fehler/(uml-1);
            fehler = Math.sqrt(fehler);
          }

          System.out.println(uml +": " + uml*A +" +/-" +fehler +"\"");

        }
        uml++;
        xp = 0.;
        yp = Ra;
      }
      x0 = x;
      y0 = y;
    }

    System.out.println();
    switch(planet){
      case 1 : System.out.println("Merkur, d: " + d + " m"); break;
      case 2 : System.out.println("Venus, d: "  + d + " m"); break;
      case 3 : System.out.println("Erde, d: "   + d + " m"); break;
      case 4 : System.out.println("Mars, d: "   + d + " m");
    }
  }
}
Github repository Geschichte-der-Wissenschaft, path: /Periheldrehung-Merkur/AbplattungSonne.java

TODO

Vgl mit den drei klassischen Tests der Relativitätstheorie.

See also

Schwarzschild-Metrik

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