Звездная аберрация. 300 лет топодинамического кретинизма
Четыреста лет назад (1609 г.), как говорят, Галилей не изобрел телескоп.
Сто лет спустя, в 1718 году, Галлей (это уже другой, просто фамилии похожи) обнаружил, что на карте звездного неба некоторые звезды - Сириус, Арктур, Альдебаран - занимают иное положение, чем это отмечено в древних каталогах.
Можно сказать, началась «звездная лихорадка». Астрономы (они же - астрологи, тогда между ними не было разницы) начали искать движение неподвижных звезд.
Нам придется отвлечься на то, как это вообще возможно.
Что такое юла или волчок, знают все. В науке и технике такое устройство называется гироскоп. Он важен тем, что его ось вращения сохраняет свое положение в пространстве. Относительно этой оси можно измерять угол какого-либо направления.
Разные угловые поправки
На плоскости нам достаточно выделить какое-то одно направление, чтобы отсчитывать от него один угол.
При этом надо учитывать поправки на разницу направлений на магнитный полюс, на Полярную звезду, на ось вращения Земли и картографические искажения. Но угол на поверхности Земли нам нужен только один.
В трехмерном пространстве нужны два угла, кроме азимута нужен еще и «угол места».
Направление в 3D - это два угла.
На поверхности Земли у нас есть два опорных направления, вертикальное, направление силы тяжести, и горизонтальное, на магнитный полюс (с поправкой - на Полярную звезду, с еще более тонкой поправкой - на северный полюс, то есть на точку, где земная ось пересекает земную поверхность).
Но на поверхности небесной сферы мы уже не сможем использовать эти два направления независимо друг от друга. При взгляде из космоса на вращающуюся планету одно и то же направление на центр притяжения превращается в конус. На экваторе этот конус разворачивается в плоскость, а на полюсах сворачивается в ось вращения.
То есть, при наблюдении звезд, используя в качестве опорных направлений оси вращения Земли и вектор силы тяжести, мы не получим двух независимых угловых координат.
Земной меридиан мы определяем по звездам, и, определяя небесный меридиан по земному, мы получим классическое порочное кольцо.
Но у нас, кроме вращения Земли вокруг своей оси, есть еще один гироскоп, вращение Земли вокруг Солнца. Этот волчок нам ничем бы не помог, если бы не одно очень важное обстоятельство.
Не Солнце вращается вокруг Земли. Но и не Земля вращается вокруг Солнца!
На самом деле и Земля, и Солнце вращаются вокруг так называемого «барицентра».
Благодаря этому на орбите Земли есть выделенные точки: зимне-летние солнцестояния и весенне-осенние равноденствия. Орбитальная точка весеннего равноденствия в звездной координатной системе играет роль Гринвича в земной координатной сетке.
Разумеется, существуют различные нутации и прецессии, которые надо учитывать, и они таки учитываются, вполне успешно. Нам важно, что наличие земной оси (или экватора) нам дает один угол, а точка весеннего равноденствия - другой.
И таким образом координаты звезды на небесной сфере определяются как углы склонения и прямого восхождения.
Небесный экватор - это плоскость земного экватора
Надеюсь, все это не слишком сложно. Два гироскопа - два угла.
Теперь еще совсем немного геометрической оптики, и можно будет вернуться к тому, что случилось триста лет назад.
Луч света распространяется по прямой. Прямая - это линия, вдоль которой распространяется свет.
Вы заметили здесь логическое кольцо? И правильно сделали! Потому что луч света, во-первых, перестает распространяться на непрозрачном препятствии, во-вторых, отражается зеркалом и, в-третьих, меняет направление при переходе (если не под прямым углом) из одной среды в другую, в которой скорость света отличается от скорости света в первой среде.
Для астрономии важно предположение, что свет от звезд распространяется, как правило, по прямой линии. Это надо для того, чтобы астрономия не выглядела хуже астрологии хотя бы с технической точки зрения. А так же и для возможности хоть каких-то рассуждений о расстояниях до звезд, о третьей координате в сферической системе координат.
То есть, для астрономии жизненно важно понятие геометрической перспективы.
Два одинаковых предмета, расположенные на разных расстояниях, выглядят по-разному. Тот, что дальше, выглядит меньшим, тот что ближе, выглядит большим. Речь идет о видимом угловом размере, то есть меньшим или большим означает здесь под меньшим или большим углом.
Или, что то же самое, если на разных расстояниях мы видим два предмета под одним углом, то они имеют разные размеры. Тот, что дальше, больше того, что ближе.
Геометрическая перспектива прекрасно работает в солнечной системе. Солнце и Луна имеют один и тот же видимый угловой размер. Но Луна, расположенная ближе, имеет меньшие размеры, чем Солнце, расположенное дальше.
Геометрия перспективы в солнечной системе
Если перспектива работает в масштабах солнечной системы, почему это не должно работать в масштабах небесной сферы, верно?
И вот как это должно выглядеть.
Перемещение астронома по орбите земли должно изменять угловое положение наблюдаемой звезды
Растолкуем эту ученую картинку немного понятнее ( см. так же здесь).
Наблюдатель неподвижен на поверхности Земли, угол между отвесом и Полярной звездой постоянен
В декабре Земля находится вблизи точки зимнего солнцестояния, угол Полярная - Земля - Солнце максимален. Астроном смотрит по линии отвеса вверх, в зенит. В какой-то момент он замечает в поле зрения телескопа звезду, появляющуюся из-за северо-восточного края окуляра, проходящую зенит и исчезающую за северо-западным краем окуляра.
Это вы можете увидеть в планетарии, настроенным на северное полушарие. Если вы станете лицом на север (на Полярную звезду) и поднимете взгляд в строго потолок, то звезды будут снизу-справа проходить через точку над вами и уходить влево-вниз.
Выберем какую-нибудь определенную звезду и отметим в окуляре на линии север-юг ее декабрьское положение в зените.
Теперь сделаем то же самое через полгода, Земля в точке летнего солнцестояния, угол между Полярной и Солнцем минимален.
В планетарии это можно сделать двумя способами. Или чуть-чуть наклонить к горизонту луч, проецирующий на потолок Полярную звезду, или просто сделать шаг назад.
И тогда, по законам перспективы и геометрической оптики, звезды должны сдвинуться к северу. В планетарии они так и сделают.
Видимое смещение звезд по законам перспективы
Величина угла, на который должны были бы сместиться звезды, неизвестна, поскольку она определяется расстоянием наблюдателя от них. Но направление смещения не вызывало никаких сомнений, они должны были наклониться на север.
«Звездная лихорадка» триста лет назад в том и состояла, астрономы наперегонки старались обнаружить какую-нибудь звезду, у которой такое смещение можно было бы измерить.
Но в реальности произошло нечто совсем наоборот. Джеймс Бредли (или Брадлей, James Bradley) сделал в точности то, что написано выше.
В 1727 году он, сверяя зенит по отвесу, отмечал линию прохождения зенита звездой гамма Дракона. Результат представлен на графике.
Отклонение зенита гаммы Дракона в течение года
Наблюдение Бредли начал в декабре 1725-го года...
Британика пишет: The instrument was set up in November 1725, and observations on γ Draconis were made on the 3rd, 5th, 11th, and 12th of December. There was apparently no shifting of the star, which was therefore thought to be at its most southerly point. On the 17th of December, however, Bradley observed that the star was moving southwards, a motion further shown by observations on the 20th. These results were unexpected, and, in fact, inexplicable by existing theories; and an examination of the telescope showed that the observed anomalies were not due to instrumental errors. The observations were continued, and the star was seen to continue its southerly course until March, when it took up a position some 20″ more southerly than its December position. After March it began to pass northwards, a motion quite apparent by the middle of April; in June it passed at the same distance from the zenith as it did in December; and in September it passed through its most northerly position, the extreme range from north to south, i.e. the angle between the March and September positions, being 40″.
Инструмент был готов в ноябре 1725 года, и наблюдения за γ Драконис были сделаны 3, 5, 11 и 12 декабря. Сначала не было видимого смещения звезды, как думали потому, что она была в ее самой южной точке. Однако 17 декабря Бредли заметил, что звезда движется на юг, и это движение было продемонстрировано наблюдениями 20-го. Эти результаты были неожиданными и, по сути, необъяснимыми существующими теориями; и осмотр телескопа показал, что наблюдаемые аномалии не были вызваны инструментальными ошибками. Наблюдения были продолжены, и звезда продолжала свой южный путь до марта, когда она заняла положение примерно на 20 секунд южнее своей декабрьской позиции. После марта он начал проходить на север, движение к середине апреля стало вполне очевидным; в июне он прошел на том же расстоянии от зенита, что и в декабре; т.е. угол между позициями в марте и сентябре составляет 40 ″.
...и, в полном соответствии с лучевой геометрией и законами перспективы, ожидал движения звезды к северу. Но она пошла к югу (что-то пошло не так).
К весеннему равноденствию движение замедлилось до нуля, пошло к северу, максимальной скорости достигло в летнем солнцестоянии, начало замедляться, на зимнее равноденствие остановилось.
Письмо королевского астронома о том, что он измерил
Конец первой части.
Все, что было здесь мной написано, написано для тех, кто не знал или не обращал внимания на элементарные основы и на факты, что это было и как.
Я постарался написать это все максимально просто, точно и понятно. Тех же, кто уже в теме, прошу сообщить о замеченных опечатках.
Я хочу, чтобы читатель понял, что тут написано. Речь идет об основах, о фундаменте современной астрономии.
Самая быстрая звезда - звезда Барнарда - имеет собственную угловую скорость 10,358 угловой секунды в год, и она уникальна среди звезд. В то время как все наблюдаемые объекты на небесной сферы каждый год совершают аберрационное движение 82 секунды в год, 41 туда и 41 обратно.
При этом официальное академическое объяснение этого явления, лежащее в основе всех современных астрономических теорий, в основе всех принятых космологических фантазий, настолько вздорно, что иначе как кретинизмом, топодинамическим кретинизмом, не назовешь.
Но об этом я поведу речь в следующей публикации, где мы подробно, с толком, с расстановкой, рассмотрим официальную версию «сложения скоростей». ( Дополнительный материал).
Сейчас же прошу проверить и усвоить тот фундамент, который изложен здесь, в первой части. Здесь нет ничего, чего бы не было в открытом доступе, никакой ереси или альтернативщины. Но, конечно, все это надо знать.
Третья часть, в которой по законам жанра после уничтожающей критики полагается изложить что-нибудь позитивное, находится в зачаточном состоянии по вполне понятным и извинительным причинам. У них было триста лет, у меня пока только неполные десять дней.