ความผิดปกติของแสงคืออะไร?

ในทางดาราศาสตร์ความผิดปกติของแสงเป็นการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งที่ชัดเจนของวัตถุที่เกิดจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวัตถุและผู้สังเกตการณ์ ความผิดปกติของแสงนั้นมีความสำคัญในระดับขนาดใหญ่มากเท่านั้นและส่งผลกระทบต่อตำแหน่งการรับรู้ของดาวและดาวเคราะห์สำหรับผู้สังเกตการณ์บนโลก การกระจัดที่ชัดเจนของดาวฤกษ์เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์และจากการหมุนรอบตัว

ความผิดปกติของแสงถูกค้นพบในศตวรรษที่ 17 เมื่อมีความพยายามในการวัดระยะทางจากโลกถึงดาวต่าง ๆ โดยใช้พารัลแลกซ์ - แนวคิดที่อธิบายว่าตำแหน่งของวัตถุนั้นเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อสังเกตจากตำแหน่งต่าง ๆ แนวคิดก็คือตำแหน่งที่ชัดเจนของดาวควรเปลี่ยนตลอดทั้งปีขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ หากตรวจสอบตำแหน่งที่แน่นอนของดาวในท้องฟ้าในวันที่กำหนดจากนั้นตรวจสอบอีกครั้งในอีกหกเดือนต่อมาเมื่อโลกอยู่ตรงข้ามกับตำแหน่งเมื่อทำการวัดครั้งแรกสิ่งนี้ทำให้การวัดทั้งสองแยกจากกันโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของวงโคจรของโลก - ระยะทางประมาณ 186,000,000 ไมล์ (300,000,000 กม.) นี่เป็นความคิดที่เพียงพอในการรับค่าพารัลแลกซ์และคำนวณระยะทางของดาวโดยใช้ตรีโกณมิติ

มีการวัดจำนวนมาก แต่ผลลัพธ์ก็น่างงงวย การกระจัดที่ชัดเจนที่สุดของดาวฤกษ์ที่ถูกสำรวจควรพบระหว่างการสังเกตการณ์เป็นเวลาหกเดือนเมื่อสถานที่ตั้งของการสำรวจห่างกันมากที่สุด อย่างไรก็ตามการกระจัดที่เกิดขึ้นจริงตามรูปแบบที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงและไม่ชัดเจนเนื่องจาก parallax ยกตัวอย่างเช่นดาวขั้วโลก, โพลาริสพบตามเส้นทางวงกลมโดยประมาณด้วยเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 40 อาร์ควินาที (40 นิ้ว), อาร์ควินาทีอยู่ที่ 1 / 3,600 องศา การกระจัดของ Parallax เกิดขึ้น แต่มันมีขนาดเล็กมากแม้แต่สำหรับดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดและจะไม่สามารถวัดได้โดยใช้เครื่องมือที่มีอยู่ในเวลานั้น

ความลึกลับได้รับการแก้ไขโดย James Bradley นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษในปีค. ศ. 1729 เขาค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตในตำแหน่งของดาวฤกษ์นั้นเกิดจากความเร็วของโลกและไม่ใช่ตำแหน่งเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ แสงจากดาวฤกษ์ต้องใช้เวลาในการเข้าถึงโลกและเนื่องจากโลกกำลังเคลื่อนที่ไปแสงจากดวงดาวดูเหมือนจะมาจากจุดที่ย้ายจากตำแหน่งที่แท้จริงของดาวไปในทิศทางการเคลื่อนที่เล็กน้อย การกระจัดที่ใหญ่ที่สุดจะสังเกตได้เมื่อการเคลื่อนที่ของโลกตั้งฉากกับทิศทางของแสงดาว ปรากฏการณ์เดียวกันนี้สามารถเห็นได้จากฝนที่ตกในแนวตั้ง ไปยังผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเคลื่อนที่ - ตัวอย่างเช่นในรถไฟหรือรถบัส - ฝนดูเหมือนว่าจะลดลงในแนวทแยงมุมจากจุดกำเนิดก่อนหน้าผู้สังเกตการณ์ในทิศทางของการเคลื่อนที่

การคำนวณของแบรดลีย์โดยใช้ความเร็วแสงและความเร็วของการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์บ่งบอกถึงการกระจัดสูงสุดประมาณ 20 นิ้วไปยังตำแหน่งที่แท้จริงของ Polaris สิ่งนี้ทำให้การเปลี่ยนแปลงโดยรวมประมาณ 40” ตลอดทั้งปีสอดคล้องกับข้อสังเกต ในการคำนวณความคลาดเคลื่อนของแสงนักดาราศาสตร์สมัยใหม่ต้องคำนึงถึงผลกระทบของความสัมพันธ์ แต่ในกรณีส่วนใหญ่การคำนวณแบบดั้งเดิมนั้นเพียงพอแล้ว

การเลื่อนตำแหน่งตามฤดูกาลในตำแหน่งดาวฤกษ์รู้จักกันในชื่อความผิดปรกติประจำปีหรือความผิดปกติของดาวฤกษ์และตำแหน่งที่แท้จริงของดาวฤกษ์เรียกว่าตำแหน่งทางเรขาคณิต การกระจัดที่เล็กลงเป็นผลมาจากการหมุนของโลก เรื่องนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อความผิดปกติรายวัน ความผิดปกติทางโลกเป็นคำที่ใช้อธิบายความผิดปกติทางดาราศาสตร์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะภายในกาแลคซี แม้ว่ามันจะมีผลต่อตำแหน่งที่ชัดเจนของดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลมากและกาแลคซีอื่น ๆ แต่มันก็มีขนาดเล็กมาก ในการคำนวณความผิดปกติของดาวจะต้องพิจารณาเฉพาะการเคลื่อนที่ของโลกเท่านั้น อย่างไรก็ตามความผิดปกติของดาวเคราะห์ - ซึ่งมีผลต่อตำแหน่งที่ชัดเจนของดาวเคราะห์ - เป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของทั้งโลกและดาวเคราะห์ดังนั้นทั้งสองจึงจำเป็นต้องรวมเข้าด้วยกันเพื่อคำนวณค่าที่ถูกต้อง