מסלוליהם של צדק ושבתאי הפגינו אנומליות שתעתעו באסטרונומים לאורך מאות שנים. בכתביו, ניוטון נתן הסבר איכותי בלבד לגורם העיקרי לאנומליות האלה (ואילו הסבר כמותי גס בלבד), והוא ההשפעה הכבידתית ההדדית של שני כוכבי הלכת זה על זה. כדי לבחון את ההשערה שלו, ניוטון שאל את האסטרונום ג'ון פלמסטיד אם נצפתה האטה של שבתאי כשהוא חולף על פני צדק. פלמסטיד המופתע השיב שאכן נצפה אפקט כזה, ואפקט ההאטה הזה תאם בקירוב את החישובים שניוטון סיפק. אולם חישוביו של ניוטון יכלו לתאר בקירוב את תנועות שני הכוכבים לתקופה קצרה למדי (תקופת החליפה) ולא סיפקו שיטה כללית לגשת לבעיה שהציגה מערכת צדק-שבתאי. כאן נכנסת לתמונה תרומתו של לפלס.
לפלס הציג מאמר על אי שוויונות פלנטריים בשלושה חלקים, בשנים 1784, 1785, ו-1786. אלו עסקו בעיקר עם הזיהוי וההסבר של הפרטורבציות הידועות כעת כ"אי שוויון צדק-שבתאי". לפלס פתר בעיה ותיקה על מחקר וחיזוי התנועות של הכוכבים האלה. הוא הראה משיקולים כלליים, ראשית, שהמשיכה ההדדית בין שני הכוכבים לעולם לא תוכל לגרום לשינויים גדולים באקסצנטריות או בנטייה המסלולית של המסלולים שלהם; וחשוב מכך, שחריגות במערכת צדק-שבתאי קורות בגלל הקרבה של התנועות הממוצעות של צדק ושבתאי לתנועות בעלות מידה משותפת.
בהקשר זה מידה משותפת פירושו שהיחס בין התנועות הממוצעות של שני כוכבי הלכת הוא קרוב מאוד ללהיות שווה ליחס בין שני מספרים שלמים קטנים (דהיינו למספר רציונלי). שני זמני מחזור של מסלולו של שבתאי סביב השמש שווים לכמעט חמישה של אלו של צדק. ההבדל המתאים בין כפולות של התנועות הממוצעות (2nJ − 5nS), מתאים לתקופה שמשכה בערך 900 שנה, והוא מופיע כמחלק קטן באינטגרציה של כוח מפריע קטן מאוד באותה תקופה. כתוצאה, הפרטורבציה הכוללת בתקופה זאת היא גדולה באופן לא פרופורציונלי, בערך 0.8 מעלות של קו אורך מסלולי בעבור שבתאי ובערך 0.3 עבור צדק (כלומר מסלוליהם מבצעים מעיין פרצסיה).
פיתוחים נוספים של המשפים האלה על תנועה פלנטרית ניתנו במאמריו מהשנים 1788 ו-1789. בעזרת התגליות של לפלס, טבלאות של נתונים על התנועות של צדק ושבתאי יכלו סוף סוף להפוך למדויקות הרבה יותר. זה היה על הבסיס של התאוריה של לפלס ש- Delambre חישב את הטבלאות האסטרונומיות שלו.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה