1. Perihelion ketepatan pada orbit Merkuri
2. Pembelokan cahaya oleh matahari
3. Anjakan merah graviti cahaya
Walaupun Einstein mencadangkan tiga perkara untuk menguji teori dia, tapi kami telah pilih untuk bincang dua saja daripada tiga ujian yang dia cadangkan.
Pertamanya ujian, perihelion pada Merkuri
Kita boleh mulakan cerita pasal ini dari Tyco Brahe dan juga pembantu dia Johannes Kepler. Brahe merupakan penyokong kepada teori geosentrik dan seluruh hidupnya telah diabadikan untuk membuktikan teori tersebut.
Kepler pula seorang penganut teori heliosentrik dan dia mula jadi pembantu Brahe masa umur dia 27 tahun. Tak banyak sangat yang Brahe ajar Kepler dan Kepler pun hanya ditugaskan mengkaji pergerakan orbit dekat planet Marikh.
Sebabnya Kepler mempunyai potensi yang cerah untuk menjadi ahli astronomi yang mahsyur. Jadi Brahe berasa bimbang Kepler akan menggugat kedudukan dia sebagai pakar astronomi waktu itu.
Brahe juga tak berkongsi data eksperimen dia dengan Kepler pasal dia takut Kepler akan gunakannya untuk buktikan teori heliosentrik Copernicus. Disebabkan itulah Brahe tak dedahkan semua maklumat astronomi dia dan hanya bagi sebahagian saja kepada Kepler.
Pada masa itu Brahe hanya tugaskan Kepler untuk mengkaji orbit planet Marikh yang ketika itu sangat sukar untuk difahami. Bila Brahe meninggal dunia semua hasil kerjanya telah disimpan oleh Kepler.
Pada mulanya Kepler mempunyai kepercayaan bahawa bentuk bulat adalah bentuk suci yang dipilih Tuhan dan planet-planet telah diarahkan oleh Tuhan untuk mengorbit dalam bulatan.
Tapi bila Kepler kaji elok-elok, beliau dapati planet bukan berpusing dalam bulatan pun tetapi dalam bentuk lonjong (ellipse). Jadi, kalau kita nak faham benda ini kita kena tahu beberapa perkara asas pasal sifat lonjong.
Pertama, bentuk lonjong mempunyai dua titik fokus.
Dalam sebutan Inggeris, jamaknya (plural) disebut foci dan mufradnya (singular) disebut focus. Jumlah dua jarak daripada mana-mana sisi lonjong ke titik fokus adalah tetap. Dengan merujuk pada Rajah 1, maka a + b = tetap.
Kedua, kadar kerataan (flattening) bentuk lonjong dikenali sebagai eksentrisiti (eccentricity).
Jadi, jika dirujuk pada Rajah2 bentuk lonjong mempunyai eksentrisiti yang lebih tinggi dari kiri ke kanan. Jika bentuknya adalah bulat maka nilai eksentrisitinya sama dengan sifar dan apabila ia semakin rata (flattening), maka nilai eksentrisitinya akan dekat kepada 1.
Jadi, kesemua bentuk lonjong boleh dinilai dari eksentrisitinya daripada sifar kepada satu, rujuk Rajah 2. Bentuk orbit pada planet memang berbentuk lonjong tapi nilai eksentrisiti dia sangat kecil dan kalau sekali tengok akan nampak macam bulatan.
Bila Kepler kaji betul-betul benda ini, akhirnya beliau telah membuat sebuah undang-undang yang dipanggil Tiga Hukum Pergerakan Planet Kepler (KeplersThree Laws of Planetary Motion).
Hukum pertama Kepler menyebut, Matahari tak berada di tengah-tengah bentuk lonjong sebaliknya berada pada salah satu titik fokus.
Manakala planet-planet akan mengelilingi matahari dalam orbit yang berbentuk lonjong tadi. Kalau planet mengorbit matahari dalam bentuk lonjong, ini bermaksud jarak di antara bumi dan matahari akan berbeza-beza dalam setahun.
Adakalanya planet berada amat dekat dengan matahari dan ada masa dia duduk jauh dari matahari. Bila planet duduk dekat, saintis memanggilnya dengan perihelion dan bila planet duduk jauh saintis memanggilnya aphelion.
Hukum kedua Kepler menyebut, kelajuan planet di sepanjang orbit juga berbeza-beza. Jika planet dekat dengan matahari (perihelion), kelajuan planet akan makin laju. Dan bila kedudukan planet jauh dari matahari (aphelion), kelajuan planet akan makin lambat.
Hukum ketiga Kepler menyebut, tempoh planet mengorbit matahari akan makin cepat bila kedudukannya makin hampir dengan matahari.
Disebabkan itulah planet Merkuri iaitu planet paling hampir dengan matahari hanya mengambil masa selama 88 hari saja untuk buat satu pusingan lengkap manakala planet paling jauh iaitu Pluto mengambil masa 248 tahun untuk membuat pusingan lengkap.
Disebabkan planet Merkuri adalah planet paling hampir dengan matahari, orang selalu ingat planet Merkuri planet yang terpanas dan pluto adalah planet yang paling sejuk. Suhu di planet Merkuri boleh cecah sehingga 500 Kelvin atau bersamaan juga dengan 227 darjah selsius.
Penulis-penulis sains fiksyen gemar membayangkan kepanasan melampau pada planet ni sehingga mampu meleburkan besi. Sebenarnya tak betul benda ini.
Walaupun suhu di planet merkuri amat panas, namun ia tak adalah sampai boleh meleburkan besi. Selain daripada panas, antara ciri unik lain pada merkuri ialah ia tak ada atmosfera.
Justeru, planet ini tak mampu memerangkap haba yang ada padanya dan suhu pada waktu malam akan jadi terlampau sejuk sehingga mencecah 100 Kelvin ataupun bersamaan dengan -1730C! Satu lagi perkara unik pasal Merkuri ialah, hukum-hukum Kepler semuanya terpakai kepada semua planet yang mengorbit matahari kecuali Merkuri.
Pergerakan Merkuri pada orbit prehelion hanya dapat dijelaskan setelah Albert Einstein muncul dengan Teori Relativiti Umum beliau.
Kenapa Merkuri tak patuh pada undang-undang Kepler
Pertama, merkuri sebuah planet yang unik kerana orientasi orbitnya pada kedudukan prehelion berubahrubah. Sebenarnya, semua planet pun berubah-ubah juga, tapi dalam kes merkuri teori Newton didapati tak tepat.
Perkara ini telah ditemui oleh Simon Newcomb pada tahun 1898M. Beliau dapati prehelion pada merkuri akan berganjak sebanyak 574.10 arc per saat bagi setiap 100 tahun. Ini secara tak langsung bercanggah dengan apa yang diramalkan oleh fizik Newton, lebih tepat lagi hukum Kepler, yang mendakwa ia sepatutnya berubah pada 531.65 arc per saat.
Penemuan Newcomb menunjukkan apa yang diramalkan oleh fizik Newton dan apa yang dapat dia tengok dalam realitinya mempunyai percanggahan sebanyak 42.45 arc per saat ataupun bersamaan dengan 1.194 darjah per seratus tahun ataupun bersamaan juga dengan 32 kilometer.
Ini bermaksud, Merkuri akan tiba ke kawasan prehelion lambat beberapa saat daripada tempoh yang dijangkakan oleh Newton. Walaupun percanggahannya kecil, ia mesti dicari kenapa Persoalan ini tak dapat dijawab selama lebih 20 tahun sebelum Albert Einstein datang dengan relativiti umumnya.
Dengan menggunakan teori relativiti, Albert Einstein berjaya meramalkan perubahan darjah prehelion pada Merkuri. Beliau dapati nilai sebenarnya bukanlah 42.45 arc per saat, sebaliknya 42.98 arc per saat iaitu lebih tinggi daripada apa yang dijumpai oleh Newcomb. Menariknya, setelah kajian lanjut dibuat, ahli astronomi mendapati ramalan Einstein adalah sama dan tepat seperti yang mereka perhatikan.
