バルカン（仮想惑星）

バルカン（Vulcan / ˈ v ʌ l k ən / ^[2]）は、20世紀以前の天文学者らが水星と太陽の間の軌道上に存在すると考えていた惑星である。水星間天体または惑星についての推測、さらには観測されたとされるものは、17世紀初頭にまで遡る。その存在の可能性は、天王星の軌道の乱れを利用して海王星の存在を予言したフランスの数学者ユルバン・ルヴェリエの支持によって強化された。1859年までに、彼は水星の軌道における説明のつかない特異性を確認し、それらは別の未知の近傍惑星または一連の小惑星の重力の影響の結果に違いないと予言した。同年、フランスの天文愛好家が太陽の前を通過する物体を観測したという報告を受け、ルヴェリエは、長年探し求められていた惑星（彼がバルカンと名付けた）がついに発見されたと発表した。

その後数十年にわたり、バルカンの探索が何度も行われたが、いくつかの観測結果にもかかわらず、その存在は確認されなかった。水星の軌道の特殊性を説明するためにこの惑星が必要であることは、後にアインシュタインの1915年の一般相対性理論によって、水星がニュートン物理学によって予測された軌道から外れるのは、太陽の質量によって引き起こされる時空の曲率から生じる効果によって説明できることが示されたため、不要になった。^{[3] [4]}

水星の軌道の内側にある天体については、何世紀にもわたって仮説が立てられ、探索され、さらには観測されたと主張されてきました。^[要出典]

太陽の前を通過する物体を実際に見たという主張には、1611年にドイツの天文学者クリストフ・シャイナーが行ったもの（後に太陽黒点の発見となった）^[5] 、1818年1月6日の英国の弁護士、作家、アマチュア天文学者のカペル・ロフトによる「太陽の円盤を横切る不透明な物体」の観測、^[6]、バイエルンの医師で天文学者のフランツ・フォン・パウラ・グリュイトハイゼンによる1819年6月26日の「太陽に2つの小さな点があり、丸くて黒く、大きさが異なっていた」という報告などがある。^[7]ドイツの天文学者JW・パストルフ [de]も、2つの点を見たと主張する多くの観測を報告しており、最初の観測は1822年10月23日で、その後1823年、1834年、1836年、1837年と続いている。 1834年には、大きい方の斑点は直径3秒角、小さい方の斑点は直径1.25秒角と記録された。^[7]

水星の軌道の内側に惑星が存在する可能性があるという提案は、1838年にイギリスの科学者トーマス・ディックによって提唱され^{[8] : 264}、1846年にはフランスの物理学者、数学者、天文学者ジャック・バビネによって提唱され、バビネは「太陽の周りを回る惑星のような白熱した雲」が存在する可能性があると示唆し、太陽に近い惑星に「バルカン」（ローマ神話の神バルカンにちなんで）という名前を提案した^{[8] : 156。}

太陽に近い惑星は太陽のまぶしさに紛れてしまうため、何人かの観測者が「通過」、つまり太陽の円盤の前を通過するときに惑星を捉えようと組織的な探索を行った。ドイツのアマチュア天文学者ハインリッヒ・シュヴァーベは1826年から1843年まで晴れた日には必ず探索したが成果はなかった。またイェール大学の科学者エドワード・クラウディウス・ヘリックは1847年から1日2回の観測を行い、通過中の惑星を捉えようとした。^{[8] : 264}フランスの医師でアマチュア天文学者のエドモン・モデスト・レスカルボーは1853年に太陽の円盤の探索を開始し、1858年以降は診療所の外に3.75インチ（95 mm）の屈折望遠鏡を設置してより組織的に探索を行った。^{[8] : 146}

1840年、パリ天文台長のフランソワ・アラゴは数学者ユルバン・ルヴェリエに、太陽の周りを回る水星の軌道に関する研究をするよう提案した。この研究の目的は、アイザック・ニュートンの運動と万有引力の法則に基づいたモデルを構築することだった。1843年までにルヴェリエは水星の運動に関する暫定的な理論を発表し、1845年には詳細なプレゼンテーションを出版し、 1848年に水星が太陽面を横切る際に検証された。 ^{[9] [10]}ルヴェリエの理論による予測は観測と一致しなかった。^[9]

それにもかかわらず、ルヴェリエは研究を続け、1859年に水星の運動に関するより徹底した研究を発表しました。これは、惑星の一連の子午線観測と14回の通過に基づいていました。この研究の厳密さは、予測された運動と観測された運動の間に何らかの違いがあれば、それは未知の要因の影響を示すことを意味していました。確かに、いくつかの矛盾は残っていました。^[9]水星の軌道の途中で、その近日点はわずかに進み、これを近日点歳差と呼びます。観測値は、1世紀あたり43秒角というわずかな量だけ古典力学の予測を超えています。^[11]

ルヴェリエは、この過剰な歳差運動は水星の軌道内に未確認の物体が存在することで説明できると仮定した。彼は、それが水星サイズの別の惑星か、あるいは天文学者がそのような大きな物体を見逃す可能性は低いことから、太陽の近くにある未知の小惑星帯のいずれかであると計算した。^[12]

ルヴェリエが1846年に同じ手法で海王星の存在を予言していたという事実^{[13]は、彼の主張に真実性を与えた。 [非一次資料が必要] [引用が必要]}

1859年12月22日、ルヴェリエはレスカルボーから、その年の3月26日に仮想惑星の太陽面通過を見たという手紙を受け取った。ルヴェリエは列車に乗ってパリの南西約70キロにあるオルジェール・アン・ボース村のレスカルボーの自家製天文台に向かった。ルヴェリエは予告なしにそこを訪れ、レスカルボーを尋問した。^[14]

レスカーボーは、1859年3月26日に太陽の表面に小さな黒い点が見えるのを観察した様子を詳細に記述している。^[15]しばらく経ってから、彼はそれが動いていることに気づいた。彼はそれが1845年に観察した水星の太陽面通過に似ていると思った。彼はそれがすでに移動した距離を推定し、その位置と移動方向を計測し、患者の脈拍を測る古い時計と振り子を使って、太陽面通過の合計時間を推定した（1時間17分9秒と算出）。^[14]

ルヴェリエはレスカルボーの粗雑な装置に不満だったが、医師がこれまで知られていなかった惑星の通過を観測したことには満足した。1860年1月2日、彼はパリの科学アカデミーの会合で、神話にちなんで「バルカン」と名付けられた新しい惑星の発見を発表した^[16]。レスカルボーはレジオンドヌール勲章を授与され、数多くの学術団体に招かれた^{[17] 。}

しかし、レスカルボーの「発見」の真実性を誰もが受け入れたわけではない。 1859年にブラジル政府のためにリオデジャネイロで働いていたフランスの著名な天文学者エマニュエル・リエは、レスカルボーが太陽の謎の通過を観測したとされるまさにその瞬間、レスカルボーの望遠鏡の2倍の性能を持つ望遠鏡で太陽の表面を研究していたと主張した。そのため、リエは「示された時刻に惑星が太陽の上を通過したことを最も明確に否定できる状態にあった」^{[18] 。}

ル・ヴェリエはレスカルボーの「太陽通過」に基づいて、バルカンの軌道を計算した。バルカンは太陽から2100万キロメートル（0.14 AU、13,000,000マイル）の距離でほぼ円軌道を描いて太陽の周りを回っていると推定された。公転周期は19日17時間で、軌道は黄道に対して12度10分傾いていた（信じられないほどの精度）。地球から見たバルカンの太陽からの最大離角は8度だった。 ^[14]

ルヴェリエは、他のアマチュア天体観測者から、説明のつかない通過現象を見たという多数の報告を受けた。これらの報告の中には、何年も前に行われた観測に関するものもあり、多くは日付が付けられておらず、正確な時刻も不明であった。しかし、ルヴェリエは、新たな目撃報告が届くたびに、バルカンの軌道パラメータをいじり続けた。彼は、バルカンの通過現象の今後の日付を頻繁に発表した。それが実現しなかったとき、彼はさらにパラメータをいじり続けた。^[19]

1860年1月29日午前8時過ぎ、ロンドンのFARラッセルと他の3人が、水星内部の惑星の通過を目撃した。^{[20]アメリカの観測者リチャード・コヴィントンは、何年も後に、}ワシントン準州に駐在していた1860年頃に、太陽の円盤を横切って明瞭な黒点が進行するのを見たと主張した。^[21]

1861年にはバルカンの観測は行われなかった。その後、1862年3月20日の朝、グリニッジ標準時の午前8時から9時の間に、イギリスのマンチェスターのアマチュア天文学者、ラミス氏が太陽面通過を観測した。彼が知らせた同僚もこの現象を観測した。^[22]この2人の報告に基づいて、フランスの天文学者ベンジャミン・ヴァルツとロドルフ・ラダウがそれぞれ独立してこの天体の公転周期を計算し、ヴァルツは17日13時間、ラダウは19日22時間という数字を導き出した。^{[8] : 168}

1865年5月8日、別のフランスの天文学者アリスティド・クンバリは、トルコのイスタンブールで予期せぬ太陽面通過を観測した。[ 23 ^]

1866年から1878年の間、この仮想惑星に関する信頼できる観測は行われなかった。その後、1878年7月29日の皆既日食の際、ミシガン州アナーバー天文台の所長ジェームズ・クレイグ・ワトソン教授とニューヨーク州ロチェスターのルイス・スウィフトという2人の経験豊富な天文学者が、太陽の近くにバルカン型惑星を見たと主張した。ワイオミング州セパレーション・ポイントから観測したワトソンは、この惑星を太陽の南西約2.5度に配置し、等級を4.5と推定した。コロラド州デンバー近郊から日食を観測したスウィフトは、太陽の南西約3度のところに水星内惑星と思われるものを見た。彼は、この惑星の明るさを、皆既日食の際も「惑星」から6～7分離れたところから見えた5等星のかに座θと同じ明るさだと推定した。かに座θ星と惑星は太陽の中心とほぼ一直線に並んでいた。^[要出典]

ワトソンとスウィフトは優れた観測者として名声を得ていた。ワトソンはすでに20個以上の小惑星を発見しており、スウィフトはいくつかの彗星に彼の名を冠していた。両者とも、彼らが想定した水星間惑星の色を「赤」と表現した。ワトソンは、その惑星には明確な円盤があり（望遠鏡では単なる光の点として見える恒星とは異なり）、その位相から太陽の裏側で外合に近づいていることが示されたと報告した。^[24]

ワトソンとスウィフトは、どちらも既知の恒星ではないと信じていた2つの天体を観測したが、スウィフトが座標の誤りを訂正した後、座標はどれも一致せず、既知の恒星も一致しなかった。日食中に4つの天体が観測されたという考えは、科学雑誌で論争を巻き起こし、ワトソンのライバルであるCHFピーターズから嘲笑された。ピーターズは、ワトソンが使用した鉛筆と厚紙の記録装置の誤差の範囲は、明るい既知の恒星を含む可能性が高いと指摘した。バルカン仮説に懐疑的なピーターズは、すべての観測を既知の恒星を惑星と間違えたものとして却下した。^{[25] : 215–217}

天文学者たちは、1883年、1887年、1889年、1900年、1901年、1905年、1908年の皆既日食の際にもバルカンの探索を続けた。 ^{[25] : 219}最終的に、1908年に、リック天文台のウィリアム・ウォレス・キャンベル所長とチャールズ・ディロン・ペリン天文学者は、1901年、1905年、1908年の3回の日食遠征で包括的な写真観測を行った後、次のように述べた。「我々の意見では、3回のクロッカー遠征の成果により、半世紀にわたって有名だった水星間惑星問題の観測面は確実に終結した。」^[26]

1915年、アインシュタインの相対性理論は、古典力学とは全く異なる方法で重力を理解するアプローチであり、ルヴェリエの仮想惑星の必要性を排除した。^[3]この理論は、水星の軌道の特殊性が、太陽の質量によって引き起こされる時空の湾曲の結果であることを示した。^[27]これにより、水星の近日点が1公転ごとに0.1秒角進む、つまり1世紀あたり43秒角進むという予測が追加され、これは観測された量と全く同じである（仮想のバルカンの存在に頼ることなく）。^{[28]この新しい理論はすべての惑星の予測軌道を修正したが、太陽から遠ざかるにつれて、ニュートン理論との差は急速に小さくなる。また、水星のかなり偏心した軌道により、}金星や地球のほぼ円軌道の場合よりも近日点のシフトを検出することがはるかに容易になる。アインシュタインの理論は、1919年5月29日の日食の際のエディントン実験で実証的に検証された。このとき、時空の曲率が太陽の周りの星の光を曲げていることが写真で示された。天文学者たちは、重力の修正方程式を考慮すると、水星の軌道の内側に大きな惑星は存在し得ないことをすぐに受け入れた。^{[25] : 220}

現在、国際天文学連合は、この仮想惑星は除外されているにもかかわらず、「バルカン」という名前を留保している。また、水星の軌道内に存在する可能性がある仮想の小惑星群であるバルカン類にもこの名前を留保している。しかし、これまでのところ、地上および宇宙の望遠鏡、およびNASA パーカー太陽探査機は、そのような小惑星を検出していない。アティラ小惑星3 個は、近日点が水星の軌道内にあるが、遠日点は水星の軌道外にある。したがって、これらをバルカン類として定義することはできない。バルカン類として定義するには、完全に水星内の円軌道軌道が必要であるが、これらの小惑星はどれもそのような軌道を持っていない。^{[出典が必要]}

• アティラ小惑星
• 太陽系の架空の惑星
• 水星の仮想衛星
• ネメシス（仮想の星）
• プラネットナイン
• 海王星以外の惑星
• ジョン・H・タイス、バルカンの想定される動きに基づいて予測を立てた気象予報士
• テュケー（仮想惑星）
• バルカン（スタートレック）
• バルカノイド
• 2021 PH 27 は、水星の内側近日点を持ち、すべての小惑星の中で最も小さい長半径と最も短い軌道周期を持つアティラ小惑星である。
• (434326) 2004 JG 6、水星内近日点を持つアチラ小惑星
• 2010 XB ₁₁、水星内近日点を持つアチラ小惑星

• リチャード・バウム、ウィリアム・シーハン（1997年）。『ニュートンの時計仕掛けの機械に宿る幽霊、バルカン星を探して』ニューヨーク：プレナム・プレス。ISBN 978-0-306-45567-4。
• レベンソン、トーマス（2015年）。『バルカンの探求：アルバート・アインシュタインはいかにして惑星を破壊し、宇宙を解明したか』ロンドン：ヘッド・オブ・ゼウス。ISBN 978-0812998986。もともと『バルカン狩り: ...そしてアルバート・アインシュタインはいかにして惑星を破壊し、相対性理論を発見し、宇宙を解読したか』として出版されました。
• この主題は、1980 年 11 月 18 日に最初に放送されたアーサー・C・クラークの『不思議な世界』の「奇妙な空」というエピソードでも取り上げられました。

Wikisource にはこの記事に関連する原文があります:

1876年、リテルの「リビング・エイジ」誌に掲載されたバルカンに関する記事

• アシモフ、アイザック(1975)。『存在しなかった惑星』、ファンタジーとサイエンス フィクションの雑誌
• シュライター、ポール (2006)。「バルカン、水星内惑星、1860～1916、1971」、9 つの8つの惑星: 太陽系のマルチメディア ツアー(付録 7:「仮想惑星」)、Bill Arnett によって HTML に変換されました。
• 「惑星バルカン」、サイエンティフィック・アメリカン、1878年8月31日、128ページ、2～3段