Qual è l'aberrazione della luce?
In astronomia, l'aberrazione della luce è uno spostamento nella posizione apparente di un oggetto causato dal moto relativo dell'oggetto e dell'osservatore. L'aberrazione della luce è significativa solo su scale molto grandi e influenza le posizioni percepite di stelle e pianeti per gli osservatori sulla Terra. L'apparente spostamento delle stelle deriva dal movimento della Terra attorno al Sole e dalla sua rotazione.
L'aberrazione della luce fu scoperta nel 17 ° secolo, quando furono fatti tentativi di misurare le distanze dalla Terra a varie stelle usando la parallasse - un concetto che descrive come la posizione di un oggetto sembra cambiare quando osservata da luoghi diversi. L'idea era che la posizione apparente di una stella dovesse cambiare nel corso dell'anno mentre la Terra orbita attorno al Sole. Se la posizione esatta della stella nel cielo veniva verificata in una determinata data, quindi ricontrollata sei mesi dopo, quando la Terra era opposta alla sua posizione rispetto a quando fu presa la prima misurazione, ciò forniva due misurazioni separate dal diametro dell'orbita terrestre: una distanza di circa 300.000.000 di miglia (300.000.000 di km). Ciò era ritenuto sufficiente per ottenere un valore di parallasse e quindi calcolare la distanza della stella usando la trigonometria.
Sono state effettuate diverse misurazioni, ma i risultati sono stati sconcertanti. Il più grande spostamento apparente della stella osservata avrebbe dovuto essere trovato tra le osservazioni a distanza di sei mesi, quando le posizioni delle osservazioni erano più lontane. Gli spostamenti effettivi, tuttavia, hanno seguito uno schema completamente diverso e chiaramente non erano dovuti alla parallasse. La stella polare, Polaris, per esempio, è stata trovata per seguire un percorso approssimativamente circolare, con un diametro di circa 40 secondi d'arco (40 ”), un secondo d'arco pari a 1 / 3.600 di grado. Si verifica uno spostamento di parallasse, ma è molto piccolo, anche per le stelle più vicine, e non sarebbe stato misurabile usando gli strumenti disponibili in quel momento.
Il mistero fu risolto da James Bradley, l'astronomo britannico Royal, nel 1729. Scoprì che i cambiamenti osservati nella posizione di una stella erano dovuti alla velocità della Terra, e non alla sua posizione, rispetto alla stella. La luce della stella impiega tempo per raggiungere la Terra e poiché la Terra si sta muovendo, la luce delle stelle sembra provenire da un punto leggermente spostato rispetto alla vera posizione della stella, nella direzione del movimento. Gli spostamenti maggiori si osservano quando il movimento della Terra è perpendicolare alla direzione della luce stellare. Lo stesso fenomeno può essere visto con la pioggia che cade verticalmente; a un osservatore in movimento - ad esempio, in un treno o in un autobus - la pioggia sembra cadere in diagonale da un punto di origine davanti all'osservatore in direzione del movimento.
Il calcolo di Bradley, usando la velocità della luce e la velocità del movimento della Terra intorno al Sole, ha indicato uno spostamento massimo di circa 20 "su entrambi i lati della posizione reale per Polaris. Ciò ha dato una variazione complessiva di circa 40 "nel corso dell'anno, in accordo con le osservazioni. Nel calcolare l'aberrazione della luce, gli astronomi moderni devono tenere conto degli effetti della relatività, ma nella maggior parte dei casi il calcolo classico è adeguato.
I turni stagionali nelle posizioni delle stelle sono noti come aberrazione annuale o aberrazione stellare e la vera posizione della stella si chiama posizione geometrica. Piccoli spostamenti derivano dalla rotazione terrestre; questo è noto come aberrazione diurna. Aberrazione secolare è il termine usato per descrivere l'aberrazione astronomica causata dal movimento del sistema solare all'interno della galassia; sebbene abbia un effetto sulle posizioni apparenti di stelle molto distanti e altre galassie, è molto piccolo e di solito non viene preso in considerazione. Nel calcolo dell'aberrazione stellare, è necessario considerare solo il movimento della Terra; tuttavia, l'aberrazione planetaria - che influenza le posizioni apparenti dei pianeti - deriva dal movimento sia della Terra che dei pianeti, quindi entrambi devono essere inclusi per calcolare il valore corretto.