Aberacija svjetlosti

Aberacija svjetlosti je u astronomiji prividna promjena položaja nebeskog tijela koje se javlja kao posljedica rotacije Zemlje oko Sunca i oko svoje osi, kombiniranog s brzinom širenja svjetlosti u medijima različitoga indeksa loma.

Aberacija Sunca

Prilikom promatranja sa Zemlje, Sunčeva svjetlost ili svjetlost s bilo kojeg drugog nebeskog tijela ima aberaciju. Sunčevoj svjetlosti treba oko 8,3 minuta da stigne do Zemlje. Dok svjetlost putuje, Zemlja se okreće oko Sunca, pa promatraču na Zemlji izgleda da se Sunce pomaklo. Ta prividna promjena položaja Sunca se zove aberacioni kut i iznosi oko 20 lučnih sekundi. Ova vrijednost je nazvana konstantnom aberacije. Aberacija se mijenja u toku godine između svoje najveće vrijednosti od 20"83 (2.siječnja) do svoje najmanje vrijednosti od 20"14 (2.srpnja). Na ovaj način Sunce se nalazi za 8,3 minuta u budućnosti, što je ujedno i vrijeme koje treba svjetlosti da stigne do naših očiju.

Povijest

U potrazi za paralaksom zvijezda (zviježđe Zmaj), James Bradley je otkrio pomake zvijezda na nebu koji nastaju zbog gibanja Zemlje oko Sunca i zbog konačne brzine svjetlosti. Pojava se sastoji u tome što pokretni promatrač ne vidi izvor svjetlosti u smjeru u kojemu bi ga vidio kada bi bio u stanju mirovanja. Slično je i u svakodnevnom životu. Kada pada kiša, ako stojimo onda držimo kišobran okomito. Kada se krećemo, naginjemo kišobran prema naprijed u smjeru kretanja, da nam kiša ne smoči noge.

Zemlja se giba prema izvoru svjetlosti u prosincu i odmiče se u smjeru svjetlosti u lipnju (za zvijezdu na slici), pa nije potrebno naginjati teleskop za promatranje zvijezde. U ožujku i rujnu treba najviše naginjati teleskop (kut aberacije).

Zemlja se giba u snopu paralelnih zraka svjetlosti zvijezde (zvijezda je gotovo na beskonačnoj udaljenosti). Zemlja neprestano mijenja svoj smjer kretanja u odnosu na smjer svjetlosti zvijezde. Ako se pogleda primjer sa slike gore, Zemlja se giba prema izvoru svjetlosti u prosincu i odmiče se u smjeru svjetlosti u lipnju, pa nije potrebno naginjati teleskop za promatranje zvijezde. U ožujku i rujnu treba najviše naginjati teleskop (kut aberacije) da bi se zvijezda promatrala. Između ožujka i lipnja, na primjer, treba smanjivati kut naginjanja dalekozora, dok ponovno u lipnju dalekozor treba biti usmjeren direktno u zvijezdu.

Za vrijeme za koje svijetlost u ožujku prevaljuje put c • t , teleskop se okomito pomakne za put v • t. Najveći kut nagiba daje konstantu aberacije:

$\tan(k)={\frac {vt}{ct}}={\frac {v}{c}}$.

gdje je: k – konstanta aberacije, v – brzina kretanja Zemlje oko Sunca i c – brzina svjetlosti. Uzmemo li stvarne vrijednosti: v = 29.8 km/s i c = 299 792 km/s, dobivamo da je k = 20.5" (lučnih sekundi).

Zbog toga što je aberaciji svjetlosti povod godišnje gibanje Zemlje oko Sunca, ona se naziva još i godišnjom aberacijom. Dnevna aberacija, koja se javlja zbog Zemljine vrtnje oko vlastite osi, mnogo je manji učinak, ali još ipak mjerljiv.