Что такое аберрация света?

В астрономии аберрация света - это сдвиг в видимом положении объекта, вызванный относительным движением объекта и наблюдателя. Аберрация света значительна только в очень больших масштабах и влияет на воспринимаемое положение звезд и планет для наблюдателей на Земле. Кажущееся смещение звезд является результатом движения Земли вокруг Солнца и его вращения.

Аберрация света была обнаружена в 17-м веке, когда были предприняты попытки измерить расстояния от Земли до различных звезд с помощью параллакса - концепция, которая описывает, как положение объекта смещается при наблюдении из разных мест. Идея заключалась в том, что видимое положение звезды должно изменяться в течение года, когда Земля вращается вокруг Солнца. Если точное положение звезды на небе проверялось в определенную дату, а затем проверялось снова шесть месяцев спустя, когда Земля находилась напротив своего положения по сравнению с первым измерением, это давало два измерения, разделенных диаметром орбиты Земли - расстояние около 186 000 000 миль (300 000 000 км). Считалось, что этого достаточно для получения значения параллакса и, таким образом, для вычисления расстояния до звезды с использованием тригонометрии

Был проведен ряд измерений, но результаты были удивительными. Наибольшее видимое смещение наблюдаемой звезды должно было быть обнаружено между наблюдениями с интервалом в шесть месяцев, когда места наблюдений были наиболее далекими друг от друга. Реальные смещения, однако, следовали совершенно другой схеме и явно не были вызваны параллаксом. Полярная звезда, например, Polaris, следовала примерно по круговой траектории диаметром около 40 угловых секунд (40 дюймов), а вторая угловая секунда составляла 1/3600 градуса. Смещение параллакса действительно имеет место, но оно очень мало, даже для ближайших звезд, и его нельзя было бы измерить с помощью инструментов, доступных в то время.

Тайна была раскрыта Джеймсом Брэдли, британским королевским астрономом, в 1729 году. Он обнаружил, что наблюдаемые сдвиги в положении звезды были связаны со скоростью Земли, а не с ее положением относительно звезды. Свет от звезды требует времени, чтобы достичь Земли, и поскольку Земля движется, свет звезды, кажется, исходит из точки, которая немного смещена от истинного положения звезды в направлении движения. Наибольшее смещение наблюдается, когда движение Земли перпендикулярно направлению звездного света. То же самое явление можно увидеть с вертикальным дождем; движущемуся наблюдателю - например, в поезде или автобусе - кажется, что дождь идет по диагонали от точки отправления впереди наблюдателя в направлении движения.

Расчет Брэдли, используя скорость света и скорость движения Земли вокруг Солнца, показал максимальное смещение около 20 ”в любую сторону от истинного положения для Polaris. Это дало общее отклонение около 40 ”в течение года, в соответствии с наблюдениями При расчете аберрации света современные астрономы должны учитывать эффекты относительности, но в большинстве случаев классический расчет является адекватным.

Сезонные сдвиги в положениях звезды известны как годовая аберрация или звездная аберрация, а истинное положение звезды называется ее геометрическим положением. Меньшие смещения возникают в результате вращения Земли; это известно как суточная аберрация. Светская аберрация - термин, используемый для описания астрономической аберрации, вызванной движением солнечной системы внутри галактики; хотя он влияет на видимые положения очень далеких звезд и других галактик, он очень мал и обычно не учитывается. При расчете звездной аберрации необходимо учитывать только движение Земли; однако планетарная аберрация - которая влияет на видимое положение планет - возникает в результате движения как Земли, так и планет, поэтому обе должны быть включены для расчета правильного значения.