Аберрация света

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Аберра́ция све́та в астрономии — кажущееся смещение небесного объекта вследствие конечной скорости распространения света в сочетании с движением наблюдаемого объекта и наблюдателя. Действие аберрации приводит к тому, что видимое направление на объект не совпадает с геометрическим направлением на него в тот же момент времени.

Первая составляющая аберрации связана с собственным движением объекта. Вторая часть аберрации, связанная с движением наблюдателя, носит название звездной аберрации. Она включает в себя:

• суточную аберрацию, обусловленную участием наблюдателя в суточном вращении Земли;
• годичную аберрацию, вызванную движением Замли по орбите относительно центра масс Солнечной системы;
• вековую аберрацию, связанную с движением центра масс Солнечной системы в пространстве.

Эффект состоит в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца и времени, необходимого для распространения света, наблюдатель видит звезду не в том месте, где она находится. Если бы Земля была неподвижна, или если бы свет распространялся мгновенно, то световой аберрации не было бы. Поэтому, определяя положение звезды на небе посредством телескопа, мы должны отсчитать не тот угол, под которым наклонена звезда, а несколько — впрочем очень мало, как сказано ниже — увеличив его в сторону движения Земли.

Поясним это примером: корабль быстро плывёт по направлению с запада на восток; мы стоим на южном берегу реки, стреляем в борт корабля прямо с юга на север и ядро летит с такой силой, что пробивает оба борта. При таких условиях отверстия, пробитые в бортах, не будут находиться одно против другого, потому что, пока ядро летело от одного борта до другого, корабль уже успел переместиться по направлению с запада на восток. Если бы не знали, что корабль находился в движении, то при осмотре пробитых отверстий, конечно, должны были бы сделать предположение, что выстрел был направлен вкось к борту корабля.

Теперь представим вместо корабля быстро движущуюся Землю, а вместо летящего ядра — луч света, идущий от отдалённой звезды: явление произойдёт подобное же. Если звезда приходится прямо на юг, то при нашем движении на восток придётся зрительную трубу отклонить также к востоку, — по тому же направлению, по которому пролетело ядро сквозь борта корабля; если бы движение земного шара происходило на западе, то и наклонение трубы пришлось бы произвести к западу.

Этот аберрационный угол очень мал; наибольшая его величина — при том условии, что движение земли перпендикулярно направлению луча, — составляет всего 20,4 секунды, потому что земля в 1 секунду времени проходит только 30 км, а луч света — 300 000 км. Отсюда следует, что звезда, находящаяся в полюсе эклиптики и лучи которой постоянно перпендикулярны плоскости земной орбиты, будет в течение всего года казаться отстоящей от своего истинного положения на 20,4 секунды, т. е. нам представляется, что мы в течение года описываем маленький круг, радиус которого 20,4 сек., а диаметр — 40,8 секунды. Этот кажущийся путь для прочих звёзд уже будет представлять не окружность, а эллипс, у которого большая ось параллельна большой оси эклиптики, малая же ось более или менее наклонена, в зависимости от положения звезды; так, если звезда приходится на самой эклиптике, то её годовое движение, вследствие световой аберрации, представится в виде прямой линии, параллельной эклиптике и по этой прямой звезда идёт то в одну сторону, то в другую.

Аберрация света была открыта в 1727 г. английским астрономом Брадлеем, который, определяя параллаксы некоторых неподвижных звёзд, заметил их перемещение; объяснено это перемещение в рамках старой теории быть не могло. Открытие вместе с тем послужило новым подтверждением движения земли около солнца и справедливости вычисления датского астронома Ремера относительно скорости света. Теорию световой аберрации разрабатывали Бессель и др. Кеттелер по этому предмету написал «Astron. Undulationstheorie oder die Lehre von der Aberration des Lichts» (Бонн, 1873).