Аберація світла

Абера́ція сві́тла (в астрономії) — позірна зміна положення світила на небесній сфері внаслідок скінченності швидкості світла й руху спостерігача, пов'язаного з: обертанням Землі навколо Сонця (річна аберація), обертанням Землі навколо своєї осі (добова аберація) та рухом Сонячної системи в просторі (вікова аберація). Аберацію світла відкрив англ. астроном Джеймс Бредлі 1725 року і пояснив її 1728.
Якби астрономічна труба була нерухомою, то зображення зорі S (на мал.2), на яку наведена труба, збігалося б із перехрестям ниток F окуляра (O — центр об'єктива, на мал.1). Але оскільки труба рухається разом із Землею в напрямку апекса A, то за час, протягом якого світло йде від O до F, окуляр пересунеться в точку F'. Для того, щоб зображення зорі потрапило в перехрестя ниток, трубу треба нахилити в бік її руху на кут OFO'= α.

Мал.1

Мал.2

Аберація виникає внаслідок зміни напряму розповсюдження світла при переході від однієї інерціальної системи відліку до іншої. Нехай система ${K}\,$ рухається зі швидкістю ${v}\,$ відносно системи $K^{\prime }$ . Кути утворені напрямом розповсюдження світла і напрямом руху $K^{\prime }$ відносно ${K}\,$ в $K^{\prime }$ і ${K}\,$ позначимо відповідно $\theta ^{\prime }$ і $\theta \,$. Тоді, згідно зі спеціальною теорією відносності між $\theta \,$ і $\theta ^{\prime }$ буде таке співвідношення:

$\sin \theta ={\frac {\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}{1+v/c\cos \theta }}\sin \theta ^{\prime }$

Ця формула — наслідок загальної формули перетворення швидкості частинки при переході від однієї системи відліку до іншої для випадку, коли швидкість частинки рівна швидкості світла ${c}\,$ . Кут $\alpha =\theta ^{\prime }-\theta$ називається кутом аберації. Якщо $v\ll \;c$, то з точністю до членів порядку $v/c$ формула записується у вигляді:

$\alpha =\theta ^{\prime }-\theta ={\frac {v}{c}}\sin \theta$

Абераційний зсув положення світила накладається на відповідний паралактичний зсув (добовий, річний і віковий). В обох випадках видима траєкторія світила на небосхилі являє собою еліпс. Але розмір абераційного еліпса залежить від кута між напрямком на світило та на апекс, а величина паралаксу залежить від відстані до об'єкта. Таким чином, їх можна розрізнити й визначити окремо.

Література

• Блажко С. Н. Курс сферической астрономии. М., 1954.
• Прохоров А. М. Физическая енциклопедия. М., 1998.
• Андрієвський С. М., Климишин І. А. Курс загальної астрономії : навчальний посібник. — Астропринт. — Одеса, 2007. — 480 с. — ISBN 978-966-318-773-0.

Посилання

• Аберація світла // Велика українська енциклопедія : у 30 т. / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — 2016. — Т. 1 : А — Акц. — 592 с. — ISBN 978-617-7238-39-2.
• Аберація світла // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 10. — ISBN 966-613-263-X.