АБЕРАЦІЯ СВІТЛА
Аберація світла
Аберація світла (від лат. aberratio — відхилення) — позірне зміщення небесного тіла на небесній сфері в бік руху спостерігача, зумовлене скінченністю швидкості світла.
Коротко
- Кут зміщення має порядок відношення швидкості спостерігача до швидкості світла (v/c) і не залежить від відстані до об’єкта.
- Річна аберація, спричинена рухом Землі по орбіті, сягає близько 20,5″; добова, пов’язана з обертанням Землі, — лише до 0,32″ на екваторі.
- Явище відкрив англійський астроном Джеймс Брадлей, спостерігаючи зорю гамма Дракона в 1720-х роках.
1725 року Джеймс Брадлей і Семюел Моліньо почали стежити за зорею гамма Дракона. Вони хотіли нарешті виміряти її паралакс — річне зміщення через зміну положення Землі. Зоря справді зміщувалася, але не туди й не тоді, коли мала б через паралакс. Так було відкрито аберацію світла.
Суть явища
Світло від зорі йде до нас зі скінченною швидкістю, а Земля разом зі спостерігачем у цей час рухається. Через додавання цих двох рухів промінь приходить під трохи іншим кутом, ніж той, під яким бачив би зорю нерухомий спостерігач. Зоря здається зміщеною в бік руху Землі.
Величина зміщення має порядок v/c, де v — швидкість спостерігача, c — швидкість світла. На відміну від паралаксу, вона не залежить від відстані до світила.
Види аберації
| Вид | Причина | Величина |
|---|---|---|
| Річна | рух Землі по орбіті навколо Сонця | до ≈ 20,5″ |
| Добова | обертання Землі навколо осі | до ≈ 0,32″ на екваторі |
| Вікова | рух Сонячної системи в просторі | майже стала, зазвичай не враховується |
| Планетна | аберація разом із часом проходження світла | для тіл Сонячної системи |
Через річну аберацію зорі поблизу полюсів екліптики протягом року описують на небі маленькі кола, зорі на екліптиці коливаються вздовж відрізка, а решта — по еліпсах.
Стала аберації
Максимальне значення річної аберації називають сталою аберації й позначають κ. Для епохи J2000 прийнято значення 20,49552″. Брадлей у XVIII столітті отримав 20,2″ — для приладів того часу це була разюча точність.
Відкриття і швидкість світла
Після перших спостережень Брадлей побудував власний телескоп і з 19 серпня 1727 року продовжив вимірювання. Приблизно до осені 1728 року він знайшов пояснення, а на початку 1729 року представив його Королівському товариству. У літературі датою відкриття називають то 1727, то 1729 рік — залежно від того, що вважати моментом відкриття. Популярна історія про флюгер на човні на Темзі, що начебто підказав Брадлею розв’язок, найімовірніше, легенда.
За величиною аберації Брадлей оцінив, що світло рухається приблизно в 10 210 разів швидше за Землю на орбіті й долає шлях від Сонця за 8 хвилин 12 секунд. Це один з перших вимірів швидкості світла.
Сучасне пояснення
Класична картина Брадлея виходила з уявлення про світло як потік частинок. Строге пояснення дає спеціальна теорія відносності Альберта Ейнштейна 1905 року: аберацію виводять з релятивістського додавання швидкостей, і швидкість світла лишається однаковою в усіх системах відліку. За малих швидкостей обидві формули майже збігаються.
Запитання
Чим аберація відрізняється від паралаксу?
Паралакс залежить від відстані: що ближча зоря, то сильніше вона зміщується через зміну положення Землі. Аберація залежить лише від швидкості спостерігача й однакова для всіх зір у тому самому напрямку. Річна аберація сягає близько 20″, тоді як паралакси зір значно менші, тому Брадлей, шукаючи паралакс, натрапив саме на аберацію.
Як аберацію пояснюють просто?
Найчастіше наводять приклад дощу: краплі падають вертикально, але людина, що біжить, мусить нахилити парасольку вперед. Так само телескоп на Землі, яка рухається орбітою, треба трохи нахиляти в бік руху, щоб світло зорі пройшло трубою.
Що таке планетна аберація?
Для тіл Сонячної системи до звичайної аберації додається ще одна поправка: поки світло від планети летить до Землі, сама планета встигає зрушити орбітою. Поєднання цих двох ефектів і називають планетною аберацією; її враховують у таблицях положень планет.
Див. також
- Заломлення світла Причина — різна швидкість світла в різних середовищах; у вакуумі вона найбільша.
- Відбиття світла Закон відбиття: кут відбиття дорівнює куту падіння, а падаючий промінь, відбитий промінь і нормаль лежать в одній площині.
- Розділ «Астрономія» Усі статті підрозділу «Астрономія».
Джерела
Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.
Поруч у словнику
- АБАСТУМАНСЬКА АСТРОФІЗИЧНА ОБСЕРВАТОРИЯ Абастуманська астрофізична обсерваторія (нині Грузинська національна астрофізична обсерваторія імені Євгена Харадзе) — наукова астрономічна установа Грузії, заснована 1932 року біля курорту Абастумані та розташована на горі Канобілі на висоті 1650 м.
- АББОТ Аббот Чарлз Грілі (також Еббот; англ. Charles Greeley Abbot; 31 травня 1872, Вілтон, Нью-Гемпшир — 17 грудня 1973, Меріленд) — американський астрофізик, дослідник сонячного випромінювання, директор Смітсонівської астрофізичної обсерваторії та п’ятий секретар Смітсонівського інституту (1928–1944).
- АБСОЛЮТНИЙ НУЛЬ ТЕМПЕРАТУРИ Абсолютний нуль температури — найнижча можлива температура, початок відліку термодинамічної шкали Кельвіна: 0 K, що відповідає −273,15 °C або −459,67 °F; за цієї температури внутрішня енергія системи мінімальна.
- АБУЛЬ ВЕФА Абу-ль-Вафа аль-Бузджані, Мухаммед ібн Мухаммед (10 червня 940, Бузджан, Хорасан — 15 липня 998, за іншими даними 997, Багдад) — перський астроном і математик, автор тригонометричних таблиць і праць зі сферичної тригонометрії, перекладач і коментатор Діофанта.