Wat is de aberratie van licht?

In de astronomie is de aberratie van licht een verschuiving in de schijnbare positie van een object veroorzaakt door de relatieve beweging van het object en de waarnemer. Afwijking van licht is alleen significant op zeer grote schalen en beïnvloedt de waargenomen posities van sterren en planeten voor waarnemers op de aarde. De schijnbare verplaatsing van sterren is het gevolg van de beweging van de aarde rond de zon en van zijn rotatie.

Aberratie van licht werd ontdekt in de 17e eeuw, toen pogingen werden gedaan om de afstanden van de aarde tot verschillende sterren te meten met behulp van parallax - een concept dat beschrijft hoe de positie van een object lijkt te verschuiven wanneer het wordt waargenomen vanaf verschillende locaties. Het idee was dat de schijnbare positie van een ster het hele jaar door zou moeten veranderen terwijl de aarde om de zon draait. Als de exacte positie van de ster aan de hemel op een bepaalde datum werd gecontroleerd en vervolgens zes maanden later opnieuw werd gecontroleerd, toen de aarde tegenover haar positie stond ten opzichte van de eerste meting, gaf dit twee metingen gescheiden door de diameter van de baan van de aarde - een afstand van ongeveer 186.000.000 mijl (300.000.000 km). Dit werd voldoende geacht om een ​​parallaxwaarde te verkrijgen en zo de afstand van de ster te berekenen met behulp van trigonometrie.

Er werden een aantal metingen verricht, maar de resultaten waren raadselachtig. De grootste zichtbare verplaatsing van de waargenomen ster had tussen de observaties zes maanden na elkaar moeten worden gevonden, toen de locaties van de observaties het verst van elkaar verwijderd waren. De werkelijke verplaatsingen volgden echter een geheel ander patroon en waren duidelijk niet te wijten aan parallax. De poolster, Polaris, bijvoorbeeld, bleek een ruwweg cirkelvormig pad te volgen, met een diameter van ongeveer 40 boogseconden (40 "), waarbij een boogseconde 1 / 3.600 graden was. Parallax-verplaatsing treedt wel op, maar het is erg klein, zelfs voor de dichtstbijzijnde sterren, en zou niet meetbaar zijn geweest met de instrumenten die op dat moment beschikbaar waren.

Het mysterie werd opgelost door James Bradley, de Britse Astronomer Royal, in 1729. Hij ontdekte dat de waargenomen verschuivingen in de positie van een ster te wijten waren aan de snelheid van de aarde en niet aan zijn positie ten opzichte van de ster. Het licht van de ster heeft tijd nodig om de aarde te bereiken en omdat de aarde beweegt, lijkt het sterrenlicht te komen van een punt dat enigszins is verplaatst ten opzichte van de werkelijke positie van de ster, in de richting van de beweging. De grootste verplaatsingen worden waargenomen wanneer de beweging van de aarde loodrecht op de richting van het sterlicht staat. Hetzelfde fenomeen is te zien met verticaal vallende regen; voor een bewegende waarnemer - bijvoorbeeld in een trein of bus - lijkt de regen diagonaal te vallen vanaf een punt van oorsprong voor de waarnemer in de richting van de beweging.

Bradley's berekening, met behulp van de snelheid van het licht en de snelheid van de beweging van de aarde rond de zon, duidde op een maximale verplaatsing van ongeveer 20 ”naar beide zijden van de ware positie voor Polaris. Dit gaf een algemene variatie van ongeveer 40 ”gedurende het jaar, in overeenstemming met waarnemingen. Bij het berekenen van de aberratie van licht moeten moderne astronomen rekening houden met de effecten van relativiteit, maar in de meeste gevallen is de klassieke berekening voldoende.

De seizoensverschuivingen in sterposities staan ​​bekend als jaarlijkse aberratie of stellaire aberratie, en de ware positie van de ster wordt zijn geometrische positie genoemd. Kleinere verplaatsingen zijn het gevolg van de rotatie van de aarde; dit staat bekend als dagafwijking. Seculaire aberratie is de term die wordt gebruikt om de astronomische aberratie te beschrijven die wordt veroorzaakt door de beweging van het zonnestelsel in de melkweg; hoewel het een effect heeft op de schijnbare posities van zeer verre sterren en andere sterrenstelsels, is het erg klein en wordt er meestal geen rekening mee gehouden. Bij het berekenen van stellaire aberratie hoeft alleen rekening te worden gehouden met de beweging van de aarde; Planetaire aberratie - die de schijnbare posities van de planeten beïnvloedt - is echter het gevolg van de beweging van zowel de aarde als de planeten, dus beide moeten worden opgenomen om de juiste waarde te berekenen.