Главная >> В мире больших скоростей >> В лаборатории естествоиспытателя 4. Аберрация звезд
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
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 α зависит при этом от отношения скорости Земли и скорости света tg α = v/c. где v — скорость Земли. Взяв v = 30 км/сек и с = 300 тыс. км/сек, получим, что tg α = 0,0001. Из таблицы тангенсов находим, что угол α=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.
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
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.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
Социальные комментарии Cackle
|