Aberration (Astronomie)
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Die Aberration des Lichts (v. lat. aberratio „Ablenkung“) bezeichnet in der Astronomie eine kleine scheinbare Ortsveränderung aller Gestirne durch die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit. Man unterscheidet folgende Änderungen der Sternörter:
- tägliche Aberration, verursacht durch die Erdrotation,
- jährliche Aberration, verursacht durch die Umlaufbahn der Erde um die Sonne,
- säkulare Aberration, verursacht durch die Bewegung des Sonnensystems gegenüber den anderen Sternen der Nachbarschaft.
[Bearbeiten] Erklärung
Das Licht braucht eine gewisse Zeit, um ein Teleskop zu durchlaufen. Da sich während dessen die Erde bewegt, sieht man die Sterne nicht in ihrer tatsächlichen Richtung, sondern um einen kleinen Betrag in Richtung der Erdbewegung verschoben.
Dieser Effekt wird am einfachsten mit der Teilchentheorie des Lichts erklärt (wie sie schon Newton vertrat und Einstein in Form der Photonentheorie in die modernen Physik wieder einführte). Würde die Erde ruhen, könnte man einen genau senkrecht über uns stehenden Stern durch ein exakt in die Lotrichtung gerichtetes Fernrohr sehen. Die Erde bewegt sich jedoch auf ihrem Jahresweg um die Sonne mit einer Geschwindigkeit von immerhin 29,3 bis 30,3 km pro Sekunde. Das Fernrohr bewegt sich also ebenso schnell (mit 0,01 Prozent der Lichtgeschwindigkeit c), während der Lichtstrahl hindurchläuft.
In der Abbildung (die 3000-fach überzeichnet ist) durchläuft der Lichtstrahl in Punkt 1 das Objektiv des Fernrohrs und danach das Rohr mit 300.000 km/s, bis er in Punkt 2 das Okular treffen soll. Während dieser Laufzeit hat sich ein 1 m langes Telekop mitsamt der Erde um 0,1 mm weiterbewegt. Man muss also das Fernrohr in dieselbe Richtung kippen, um den Lichtstrahl in seiner Mitte zu halten. Der tatsächlich auftretende Kippwinkel infolge des Erdumlaufs (jährliche Aberration) beträgt nicht mehr als etwa 20,5″.
[Bearbeiten] Arten
Der größte jährliche Aberrationswinkel wird erreicht, wenn sich die Erde genau senkrecht zur Richtung des vom Stern kommenden Lichtstrahls bewegt. Wenn sie auf den Stern zu- oder wegläuft, wird der Aberrationswinkel kleiner. Daher beschreibt jeder Stern jährlich gegenüber dem Himmels-Koordinatensystem eine kleine Ellipse mit 20″ Länge; nur bei Sternen senkrecht oberhalb bzw. unterhalb der Erdbahn (siehe Ekliptik) ist diese Richtungsänderung kreisförmig.
Die tägliche Aberration infolge der Erdrotation ist ebenfalls festzustellen, aber selbst am Äquator etwa 65-mal kleiner als die jährliche Aberration.
Die säkulare Aberration – als dritter Typus der astronomischen Winkelablenkungen – ist nicht periodisch, sondern eine Art perspektivischer Effekt. Durch Mittel der Stellarstatistik fand man im 19. Jahrhundert heraus, dass sich die Fixsterne auf gegenüberliegenden Himmelshälften geringfügig anders bewegen. Man kann daraus den so genannten Apex berechnen: jenen Fluchtpunkt im Sternbild Herkules, auf den sich das gesamte Planetensystem mit 20 km/s zubewegt. Allerdings rotiert die gesamte erdnahe Umgebung gleichzeitig mit 220 km/s um das Milchstraßenzentrum im Schützen.
[Bearbeiten] Geschichte
Die Aberration wurde 1725 vom englischen Astronomen James Bradley entdeckt. Eigentlich wollte er die jährliche Parallaxe des Sterns Gamma Draconis messen, um endlich eine Vorstellung über die Entfernungen der Sterne zu erhalten. Doch hätte er die Parallaxe (unter 0,5″) mit den Mitteln des 18. Jahrhunderts noch nicht nachweisen können; dies gelang erst Friedrich Wilhelm Bessel 1838. Bradley war jedoch imstande, die scheinbaren Ortsveränderungen – welche quer zu seiner Erwartung verliefen – richtig zu deuten.
