バルカン 仮説上の惑星とは 水星近日点進動とアインシュタインの否定
バルカンは理論上の惑星である。19世紀には、この仮説上の天体が太陽の近く、特に水星の軌道よりも内側を回っていると考えられていた。当時、観測された水星の近日点の進動（近日点の向きが時間とともに移る現象）は、古典力学（ニュートン力学）で計算される値とわずかにずれており、その差を説明するために、太陽に近い位置にもう一つの惑星があるのではないかという仮説が立てられた。もしそのような惑星が存在すれば、その重力が水星に追加の摂動を与え、観測された近日点進動の超過分を説明できる可能性があった。
歴史的背景と仮説の成立
この考えは、外惑星の発見の経緯に似ている。かつては海王星のように、天王星の軌道に見られる微妙なずれから新しい惑星の存在が予測され、実際に海王星が発見されたことがあったため、同様の手法で水星付近にも未知の天体があるかもしれないと考えられた。19世紀の天文学者たちは、水星の近日点進動の説明として、太陽近傍に位置する未知の惑星（通称「バルカン」）や、微小な天体や塵のリング、あるいは太陽の扁平さ（赤道膨らみ）などを候補に挙げて議論した。
観測と報告
19世紀中ごろから後半にかけて、日食や太陽近傍の観測報告の中に、バルカンらしき天体を見たとする主張がいくつか出た。しかしそれらの観測は再現性に乏しく、確実な軌道計算や複数の独立観測による確認が得られなかった。以後の精密な観測や、20世紀に入ってからの太陽観測、人工衛星・探査機によるデータは、バルカンのような規模の惑星が存在するという証拠を示していない。
一般相対性理論による解決
水星の近日点進動の超過分（観測と古典力学の差）は約43秒/世紀と定量化されており、これは長年の謎だった。最終的にこの問題を解決したのはアルバート・アインシュタインによる一般相対性理論だった。一般相対性理論は、太陽の強い重力場における時空の歪みを正しく扱うことで、追加の質量を仮定することなく水星の近日点進動に生じる余分な進行を理論値として説明した。1915年の計算は観測値と良く一致し、これによりバルカン存在説は不要と判断され、多くの天文学者の間で否定された。
その後の研究と現代の見解
20世紀以降、太陽に近い領域に大きな惑星が存在する可能性はほぼ否定された。現代の観測技術（地上大型望遠鏡、宇宙望遠鏡、太陽周辺を観測する探査機など）は、バルカン級の天体を検出していない。ただし、太陽—水星間には小規模な小天体群の存在が理論的に考えられており、これらは「ヴァルカノイド（vulcanoids）」と呼ばれる仮説上の小天体群として研究されてきた。これらの探索も続けられているが、現在までに決定的な検出はされていない。
結論として、19世紀の「バルカン」仮説は、水星の近日点進動という観測上の差異を説明するために立てられた歴史的な仮説であり、最終的にアインシュタインの一般相対性理論によって説明がついたため、現在では古典的説明では不要となった。今日ではこの出来事は、理論と観測が互いに検証し合う科学の過程を示す重要な例として語られている。
質問と回答
Q:ヴァルカンとは何ですか?
A: ヴァルカンは19世紀に太陽の近くを公転していると信じられていた理論上の惑星です。
Q: バルカンの存在目的は何ですか?
A: バルカンの引力が、古典力学で予測された水星の近日点進角との間に見られる変化を説明できると考えられていました。
Q: なぜバルカン説が存在したのですか?
A: バルカンが存在するという説は、天王星の軌道が古典力学で予測された軌道から外側の惑星（現在の海王星）によって同じような変化を引き起こしているという、以前の予測から生まれました。
Q: バルカンの存在は確認されたのですか?
A: バルカンの探査では惑星は見つかりませんでした。
Q: バルカンの発見失敗は科学界にどのような影響を与えましたか?
A: ヴァルカンを発見できなかったことで、ニュートン理論に賛成できない人々が現れ、特殊相対性理論や一般相対性理論が発展しました。
Q: ヴァルカンの理論を否定する修正重力理論を開発したのは誰ですか?
A: アルベルト・アインシュタインは、バルカンが存在しなくても水星の軌道が変化する理由を示す修正重力理論を開発しました。
Q: バルカン説の最終的な結果は?
A: アルベルト・アインシュタインが開発した修正重力理論は、最終的にバルカンの理論を否定しました。
