Qu'est-ce que l'aberration de la lumière?
En astronomie, l'aberration de la lumière est un déplacement de la position apparente d'un objet causé par le mouvement relatif de l'objet et de l'observateur. L'aberration de la lumière n'est significative qu'à très grande échelle et affecte les positions perçues des étoiles et des planètes pour les observateurs sur la Terre. Le déplacement apparent des étoiles résulte du mouvement de la Terre autour du Soleil et de sa rotation.
L'aberration de la lumière a été découverte au 17ème siècle, lorsque des tentatives ont été faites pour mesurer les distances de la Terre à différentes étoiles à l'aide de la parallaxe - un concept décrivant comment la position d'un objet semble changer lorsque vue de différents endroits. L'idée était que la position apparente d'une étoile devait changer tout au long de l'année lorsque la Terre gravitait autour du Soleil. Si la position exacte de l'étoile dans le ciel était vérifiée à une date donnée, puis à nouveau six mois plus tard, lorsque la Terre se trouvait en face de sa position initiale par rapport à la première mesure, cela donnait deux mesures séparées par le diamètre de l'orbite terrestre - une distance d'environ 300 000 000 km (186 000 000 miles). Cela a été jugé suffisant pour obtenir une valeur de parallaxe et calculer ainsi la distance de l'étoile à l'aide de la trigonométrie.
Un certain nombre de mesures ont été effectuées, mais les résultats étaient déconcertants. Le déplacement apparent le plus important de l'étoile observée aurait dû être observé entre les observations distantes de six mois, lorsque les emplacements des observations étaient les plus éloignés. Les déplacements réels, cependant, suivaient un schéma complètement différent et n'étaient clairement pas dus à la parallaxe. On a constaté que l’étoile polaire, Polaris, suivait une trajectoire approximativement circulaire, d’un diamètre d’environ 40 secondes d’arc (40 ”), une seconde d’arc représentant 1/3 600 de degré. Le déplacement de parallaxe se produit, mais il est très petit, même pour les étoiles les plus proches, et n'aurait pas été mesurable avec les instruments disponibles à ce moment.
Le mystère a été résolu par James Bradley, l'astronome britannique en 1729. Il a découvert que les changements observés dans la position d'une étoile étaient dus à la vitesse de la Terre, et non à sa position par rapport à l'étoile. La lumière de l'étoile met du temps à atteindre la Terre et, comme la Terre est en mouvement, la lumière des étoiles semble provenir d'un point légèrement décalé de la position réelle de l'étoile, dans la direction du mouvement. Les plus grands déplacements sont observés lorsque le mouvement de la Terre est perpendiculaire à la direction de la lumière des étoiles. Le même phénomène peut être observé lorsque la pluie tombe verticalement. Pour un observateur en mouvement, par exemple dans un train ou un bus, la pluie semble tomber en diagonale d'un point d'origine situé en avant de l'observateur dans la direction du mouvement.
Le calcul de Bradley, utilisant la vitesse de la lumière et la vitesse du mouvement de la Terre autour du Soleil, indiquait un déplacement maximum d'environ 20 pouces de part et d'autre de la position réelle de Polaris. Cela a donné une variation globale d'environ 40 ”sur l'année, en accord avec les observations. Pour calculer l'aberration de la lumière, les astronomes modernes doivent prendre en compte les effets de la relativité, mais dans la plupart des cas, le calcul classique est adéquat.
Les changements saisonniers dans les positions des étoiles s'appellent une aberration annuelle ou une aberration stellaire, et la vraie position de l'étoile est appelée sa position géométrique. De plus petits déplacements résultent de la rotation de la Terre; c'est ce qu'on appelle l'aberration diurne. L'aberration séculaire est le terme utilisé pour décrire l'aberration astronomique causée par le mouvement du système solaire dans la galaxie; bien qu’il ait un effet sur les positions apparentes d’étoiles et de galaxies très lointaines, il est très petit et n’est généralement pas pris en compte. Dans le calcul de l'aberration stellaire, seul le mouvement de la Terre doit être pris en compte. Cependant, l'aberration planétaire - qui affecte les positions apparentes des planètes - résulte du mouvement de la Terre et des planètes. Il est donc nécessaire de les inclure pour calculer la valeur correcte.