Аберрация звезд — Университеты и ВУЗы Белгорода

Опубликовано: 28.08.2018

В 1727 г. английский астроном Джемс Брадлей обнару­жил, что все звезды движутся в небесной сфере по неболь­шим эллипсам, совершая в течение года полный оборот. Это явление стали называть годичной аберрацией звезд. При изучении аберрации обнаружилось интересное явле­ние: как бы далеко от нас ни находилась звезда, все равно она описывает на небосводе эллипс, большую ось которо­го мы видим под углом в 41 секунду дуги. Меньшая же ось эллипса зависит от положения звезды: чем меньший угол образует идущий от звезды световой луч с плоско­стью орбиты Земли, тем меньше будет эта ось. Как все это объяснить?

Сделайте из бумаги, впитывающей воду, две длинных трубки. В безветренную погоду при сильном дожде про­делайте следующий опыт: одну из трубок поставьте на землю вертикально, другую быстро переносите в горизон­тальном направлении так, чтобы она при этом все время оставалась, как и первая, в вертикальном положении. Тогда вы обнаружите, что дно первой трубки мокрое, дно второй — сухое. Упавшая в движущуюся трубку капля дождя продолжает падать в направлении дна трубки. Но сама трубка движется в бок, и прежде, чем капля упадет на дно, она столкнется с боковой стенкой трубки и впи­тается бумагой. Ни одна капля не успеет достигнуть дна движущейся трубки. Если хотите, чтобы у движущейся трубки также намокло дно, придется держать трубку слег­ка наклоненной в направлении движения (рис. 19).

В 1727 г. английский астроном Джемс Брадлей обнару­жил, что все звезды движутся в небесной сфере по неболь­шим эллипсам, совершая в течение года полный оборот. Это явление стали называть годичной аберрацией звезд. При изучении аберрации обнаружилось интересное явле­ние: как бы далеко от нас ни находилась звезда, все равно она описывает на небосводе эллипс, большую ось которо­го мы видим под углом в 41 секунду дуги. Меньшая же ось эллипса зависит от положения звезды: чем меньший угол образует идущий от звезды световой луч с плоско­стью орбиты Земли, тем меньше будет эта ось. Как все это объяснить?

Сделайте из бумаги, впитывающей воду, две длинных трубки. В безветренную погоду при сильном дожде про­делайте следующий опыт: одну из трубок поставьте на землю вертикально, другую быстро переносите в горизон­тальном направлении так, чтобы она при этом все время оставалась, как и первая, в вертикальном положении. Тогда вы обнаружите, что дно первой трубки мокрое, дно второй — сухое. Упавшая в движущуюся трубку капля дождя продолжает падать в направлении дна трубки. Но сама трубка движется в бок, и прежде, чем капля упадет на дно, она столкнется с боковой стенкой трубки и впи­тается бумагой. Ни одна капля не успеет достигнуть дна движущейся трубки. Если хотите, чтобы у движущейся трубки также намокло дно, придется держать трубку слег­ка наклоненной в направлении движения (рис. 19).

 

Рис. 19. Схематическое изо­бражение аберрации звезд

Рис. 20. Происхождение годичной аберрации звезд.

М и М\’ — положения Земли в настоящий[момент и через полгода. Сплошная стрелка показывает истинное направление к звезде; пунктирная — направ­ление к видимому положению звезды. Угол между этими направлениями на рисунке сильно увеличен, на самом деле он должен быть равен 20,5 секунды Дуги

 

 

Аналогично можно объяснить годичную аберрацию звезд. Направленный на звезду телескоп расположен на Земле, движущейся относительно Солнца со скоростью 30 км/сек. Телескоп можно сравнить с движущейся труб­кой, роль дождя выполняет свет, идущий от звезды. Если мы направим телескоп точно на звезду, то свет встретится со стенкой телескопа и не достигнет глаза наблюдателя. Чтобы свет, попавший в объектив телескопа, дошел до окуляра, надо несколько наклонить телескоп в направле­нии движения Земли. Угол наклона а зависит при этом от отношения скорости Земли и скорости света

tg a = v/c

где ѵ — скорость Земли.

Взяв ѵ = 30 км/сек и с = 300 тыс. км/сек, получим, что

tga = 0,0001 .

Из таблицы тангенсов находим, что угол a=20,5\».

Из предыдущего следует, что мы видим все звезды на небосводе смещенными на 20,5\» в сторону движения Земли. Поскольку в течение года направление движения Земли меняется, нужно изменять и угол наклона телеско­па. Так создается впечатление, что меняется положение звезды на небосводе. Если идущий от звезды свет падает перпендикулярно к плоскости земной орбиты, то звезда описывает в течение года на небе кружочек, видимый под углом в (20,5+20,5) 41 секунду дуги. Если же свет от звезды идет к нам в плоскости земной орбиты, то мы ви­дим звезду колеблющейся вдоль отрезка, который мы ви­дим под углом в 41 секунду дуги. Все звезды с проме­жуточными положениями кажутся движущимися по эллипсам.

Теоретическое объяснение результатов наблюдений Брадлея оказалось совсем простым: годичная аберрация звезд возникает благодаря сложению скорости света и ско­рости движения Земли, в результате чего меняется нап­равление света. Такое объяснение, однако, начисто отметает всякую надежду считать среду, в которой рас­пространяется свет, искомой системой отсчета. Если бы скорость света относительно земной атмосферы была с, то скорость света никак не могла бы складываться со скоростью Земли — ведь земная атмосфера движется вместе с Землей. Годичная аберрация звезд показывает, что эфир не является системой отсчета, относительно которой свет распространяется по всем направлениям со скоростью с. Это неожиданный результат. К еще более странным выводам вел опыт Физо.

rss