Aberracja światła
Z Wikipedii
Aberracja światła (określana także jako aberracja astronomiczna lub aberracja gwiezdna) to zjawisko astronomiczne polegające na pozornym ruchu położenia kątowego ciał niebieskich w cyklu rocznym. Zjawisko to odkrył w 1728 roku James Bradley, który chcąc odkryć zjawisko paralaksy rocznej mierzył zmiany deklinacji gwiazdy γ (gamma) Draconis.
[edytuj] Aberracja dla małych prędkości
Bradley wytłumaczył ten efekt geometrycznym złożeniem prędkości orbitalnej Ziemi i prędkości światła od gwiazdy, otrzymując w ten sposób wzór:
Wzór ten jest stosunkowo dobrym przybliżeniem dla obserwacji niezbyt odległych gwiazd z Ziemi, jako, że porusza się ona ze stosunkowo niską, nierelatywistyczną prędkością (v=30km/s). Jednakże złożenie prędkości Ziemi i światła nie jest poprawną interpretacją, daje w rzeczywistości błędne wyniki, wymaga bowiem istnienia prędkości większych, niż prędkość światła. Dokładne wytłumaczenie podaje dopiero mechanika relatywistyczna.
[edytuj] Relatywistyczna interpretacja zjawiska aberracji
Zjawisko poprzecznego efektu Dopplera dla światła poprawnie tłumaczy aberrację światła. Ruch Ziemi odbywa się prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali świetlnej z gwiazdy, stanowiąc układ nieruchome źródło - ruchomy obserwator. Gwiazda wysyła fale o częstotliwości f0, które zgodnie z relatywistycznym efektem Dopplera są odbierane przez obserwatora na Ziemi jako fale o większej częstotliwości. Zgodnie z relatywistyczną transformacją kąta, kąt obserwacji fali w układzie spoczywającym:
, gdzie 
α - kąt w układzie porszającym się. Stosując relatywistyczną transformację kąta, traktując Ziemię jako układ spoczywający, a gwiazdę za obiekt poruszający się, dla aberracji światła uzyskujemy w pełni poprawny wzór na kąt aberracji:
Wzór ten musi być stosowany dla dużych względnych wartości prędkości obserwatora i gwiazdy (istotne przy obserwacji odległych gwiazd). Poza tym, ruch względny Ziemi i gwiazdy można przy pomocy relatywistycznego składania prędkości sprowadzić do ruchu jednego układu względem spoczywającego drugiego.
[edytuj] Rodzaje aberracji
Rozróżnia się kilka składników aberracji światła związanych z różnymi składowymi ruchu obserwatora:
- aberracja dzienna - wynikająca z ruchu obrotowego Ziemi, jej maksymalna wielkość to 0,32 sekundy łuku,
- aberracja roczna - (najważniejszy rodzaj aberracji światła) spowodowana ruchem orbitalnym Ziemi - maksymalna wartość to 20,50 sekundy łuku (tzw. stała aberracji rocznej),
- aberracja wiekowa - spowodowana ruchem Układu Słonecznego względem okolicznych gwiazd.
Aberracja roczna jest historycznie pierwszym dowodem na ruch Ziemi wokół Słońca.
