Звездна аберация и измерване на абсолютното движение

Звезден паралакс и аберация

В класическата астрономия е добре известно явлението наречено паралакс. Това е видимото ъглово отместване на близките звезди спрямо далечния космос, дължащо се на проектирането на земната орбита, спрямо наблюдаваната звезда, върху небесната сфера. Гледано от земен наблюдател, звездата описва за една година малка елипса, представляваща проекцията на земната орбита. За звезди намиращи се в равнината на еклиптиката, тази елипса се изражда в права линия. Големината на тези проекции зависи от разстоянието до звездата. Затова измерването на паралаксите е важно за астрономията, защото по тях можем да определяме какво е разстоянието до дадена звезда. Всички сме виждали това явление в ежедневието си. Спомнете си как часовниковата стрелка променя видимото си положение спрямо цифрите от циферблата зад нея, при промяна на ъгъла, под който наблюдаваме часовника.

През 1726 г. британският астроном James Bradley решава да изучава това явление. За наблюдение той избира γ Draconis, тъй като тя е достатъчно ярка, незалязваща през годината и преминава през точката на зенита за наблюдател в района на Лондон. Bradley монтира малък телескоп в отвесно положение, насочен към зенита, като го закрепва неподвижно към комина в дома на свой приятел в покрайнините на града. Следващата година наблюденията се провеждат регулярно. За негова огромна изненада той забелязва, че наистина, видимото положение на звездата се променя през годината, но по съвсем различен от очакваното начин [2]. Истината е, че с тогавашните възможности на техниката, звезден паралакс е невъзможно да се наблюдава. За първи път успешни измервания са направени век по-късно. Bradley, обаче, открива съвсем ново явление, наречено звездна аберация (stellar aberration). То се дължи на движението на Земята и на крайната, макар и много висока, скорост на разпространение на светлината.

Нека си представим една вертикална и неподвижна тръба и нека в центъра на отвора ѝ в горната част пада малко топче. Тогава, поради това, че тръбата е неподвижна, топчето ще продължи надолу и ще попадне в центъра най-долу. Нека сега си представим, че тръбата се движи в хоризонтално направление. Тогава топчето ще се отклони спрямо тръбата и вече няма да пада в центъра на долния отвор. За да продължи да попада отново там, движещата се тръба трябва да се наклони на малък ъгъл по посоката на движение. Аналогично, светлинният лъч идващ от звездата и попадащ в центъра на обектива на телескопа, изминава разстоянието до окуляра за краен интервал от време. За това време, поради движението на Земята, телескопът е пропътувал някакво разстояние и лъчът видимо се е отклонил от центъра на окуляра, както е показано на фигурата по-долу. Като следствие, изображението на звезда преминаваща през зенита в точката на наблюдение, описва през годината малък кръг около средното си положение. Bradley измерва максималното отклонение α и то се оказва равно на 20.5 дъгови секунди (приблизително 1/175 част от градуса). За звезди не преминаващи през зенита, отклонението е във форма на елипса със същата по размер голяма полуос, като за звезди в равнината на еклиптиката, елипсата се изражда в права линия.

Земята обикаля по своята орбита със средна скорост v приблизително равна на 30 km/s. Скоростта на светлината c, от друга страна, е 300 000 km/s. Тогава, ъгълът α, на който трябва да се наклони телескопът така, че изображението на звездата да попадне в центъра на окуляра е:

α ≈ tan(α) = v / c ≈ 20".5

С откритието на звездната аберация, Bradley доказва верността на Коперниковия модел за слънчевата система. Явлението се оказва и до ден днешен, един от най-важните аргументи в подкрепа на теорията за светоносния етер (luminiferous aether) – стационарна нематериална среда изпълваща Вселената, в която се разпростряняват електромагнитните вълни и светлината [4].

Почти век по-късно, през 1818 г. Augustin Fresnel развива и допълва хипотезата за етера от гледна точка на вълновата теория за природата на светлината [3], като предсказва, че звездната аберация няма да се промени ако се наблюдава през телескоп изпълнен с друга, по-плътна прозрачна среда различна от въздух. Последния факт е потвърден през 1871 г. с опита на Airy, който наблюдава звездна аберация с помощта на телескоп, напълнен с вода [1]. Съвременното обяснение на явлението следва от Специалната теория на относителността (СТО) и е излишно усложнено [5]. СТО борави с математичски апарат, чрез който може по всякакъв начин да обясни всичко, без дори да е неоходимо присъствието на задължителния здрав разум. Затова няма да се спираме на нейните изводи.

Звездната аберация и абсолютното движение

В светлината на изложеното до тук, съвсем естенствено възниква въпросът, дали ще можем да използваме звездната аберация, за да измерим абсолютното движение на нашия свят спрямо неподвижния етер. Нека приемем, че цялата слънчева система се движи с постоянна скорост в определена посока спрямо заобикалящия ни космос. Следователно, движението на Земята по орбитата ѝ, благодарение на което е възможно наблюдението на звездната аберация, се явява вариация, насложена върху постоянната абсолютна скорост на общото ни движение, която не може да бъде измерена по този начин.

Тогава, остава въпросът дали е възможно детектирането на абсолютното ни движение спрямо етера чрез наблюдението на аберация от локален светлинен източник. За да разберете отговора на този въпрос, прочетете за някои наши експерименти от първи порядък, провеждани през годините в тази връзка.

Заключение

Явлението звездна аберация е най-неоспоримият аргумент в подкрепа на представата за неподвижния етерен океан, изпълващ пространството и чрез който съществува битието. В съвременната наука това явление е незаслужено маргинализирано и е принизено до незначителна техническа подробност, която трябва да се отчита при астрономическите наблюдения, без да се набляга на неговото фундаментално значение. Въпреки всичко това, фактът си е факт и звездната аберация остава едно от най-важните открития не само за астрономията, но и за цялата наука.

Литература

1. Airy G. On a supposed alteration in the amount of astronomical aberration of light, produced by the passage of the light through a considerable thickness of refracting medium, Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 20, pp. 35-39, 1871.
2. Bradley J. A letter from the reverend Mr. James Bradley savilian professor of astronomy at Oxford, and F.R.S. to Dr. Edmond Halley astronom. reg. &c. giving an account of a new discovered motion of the fix'd stars, Philosophical Transactions, Vol. 35 (406), No. 1727, pp. 637–661, 1727.
3. Fresnel A. Letter from Augustin Fresnel to Francois Arago concerning the influence of terrestrial movement on several optical phenomena, The General Science Jurnal, 2006.
4. Janssen M., Stachel J. The optics and electrodynamics of moving bodies, Max Planck Institute for the History of Science, Preprint 265, 2004.
5. Walker G. Astronomical observations. An optical perspective, Cambridge University Press, 1987.