სინათლის აბერაცია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                სინათლის აბერაცია

(ლათ. aberratio, ab-დან და შეცდომიდან მოხეტიალემდე, აცილება) - სინათლის (გამოსხივების) გავრცელების მიმართულების ცვლილება ერთი საცნობარო სისტემიდან მეორეზე გადასვლისას .

ასტრონომიულ დაკვირვებებში სინათლის აბერაცია იწვევს ციურ სფეროზე ვარსკვლავების პოზიციის ცვლილებას დედამიწის სიჩქარის მიმართულების ცვლილების გამო. არსებობს წლიური, ყოველდღიური და საერო გადახრები. წლიური აბერაცია დაკავშირებულია დედამიწის მოძრაობასთან მზის გარშემო. ყოველდღიური - დედამიწის ბრუნვის გამო მისი ღერძის გარშემო. საერო აბერაცია ითვალისწინებს მზის სისტემის მოძრაობის ეფექტს გალაქტიკის ცენტრის გარშემო.

სინათლის აბერაციის ფენომენი ასევე იწვევს მოძრავი წყაროს გამოსხივების არაიზოტროპიას. თუ წყაროს დანარჩენ ჩარჩოში მისი გამოსხივება იზოტროპულია, მაშინ საცნობარო ჩარჩოში, რომლის მიმართაც ის მოძრაობს, ეს გამოსხივება იქნება არაიზოტროპული, ინტენსივობის მატებით წყაროს მოძრაობის მიმართულებით.

 ასტრონომიაში, მოცემულ მომენტში ცის სფეროზე ვარსკვლავის ხილული მდებარეობის წანაცვლება დედამიწის მოძრაობის მიმართულებით.

აბერაცია გამოწვეულია დედამიწის მოძრაობით და სინათლის სიჩქარის სასრული მნიშველობით და პროპორციულია დედამიწის ორბიტალური სიჩქარის (წლიური აბერაცია. აღმოჩენილია 1728 წელს ინგლისელი ასტრონომის ჯ. ბრედლის მიერ) ან დღეღამური ბრუნვის სიჩქარის (დღეღამური აბერაცია) ფარდობისა სინათლის სხივის სიჩქარესთან. ვიდრე ჭეშმარიტ მიმართულებაზე ${\displaystyle (��)}$ მდებარე ${\displaystyle (�)}$ წერტილიდან სინათლის სხივი მიაღწევს დამკვირვებლამდე ${\displaystyle (�)}$, დედამიწა ${\displaystyle �}$ წერტილიდან გადაადგილდება აპექსის ${\displaystyle (�)}$ მიმართულებით ც წერტილში. სიჩქარეების წესის თანახმად, სინათლის სხივის მოძრაობის გზა იქნება ${\displaystyle �1�}$ ანუ ${\displaystyle �2�}$. ამიტომ დამკვირვებლის მნათობი მოეჩვენება არა ${\displaystyle ��||��1}$, არამედ ${\displaystyle ��2||��1}$ მიმართულებით, ე. წ. დამკვირვებლისათვის მნათობი გამოჩნდება ${\displaystyle �2}$ წერტილში. მნათობმა შეიცვალა მიმართულება ${\displaystyle ���1}$ კუთხით, რომელსაც აბერაციული გადაადგილების კუთხეს ${\displaystyle (�)}$ უწოდებენ. ${\displaystyle \mathrm{\Delta }��1�}$-დან ვღებულობთ:

${\displaystyle \frac{\sin �}{��}=\frac{\sin �1��}{��1};��=��,}$

სადაც ${\displaystyle �}$ დედამიწის ორბიტალური სიჩქარეა, ${\displaystyle �}$ — ${\displaystyle ��1}$ მანძილის გავლისათვის საჭირო დრო.

${\displaystyle ��1=��}$ (${\displaystyle �}$ სინათლის სიჩქარეა), ${\displaystyle �1��=�}$ კუთხე მნათობის ხილულ მიმართულებასა და ეკლიპტიკას შორის (ეკლიპტიკური განედი).

${\displaystyle \sin �=\frac{��}{��}\sin �}$

${\displaystyle {�}^{″}=\frac{�}{�}{206265}^{″}\sin �}$ (1)

${\displaystyle \frac{�}{�}{206265}^{″}={�}^{″}}$ — ეწოდება სინათლის წლიური აბერაციის მუდმივა და ტოლია ${\displaystyle {20.5}^{″}}$-ისა. ე. ი. ${\displaystyle {�}^{″}={20.5}^{″}\sin �}$

(1) ფორმულიდან ჩანს რომ აბერაციული გადაადგილება არაა დამოკიდებული ნათობამდე მანძილზე. წლიური აბერაციის გავლენით ვარსკვლავები ცაზე შემოწერს ელიფსებს, რომელთა დიდი ნახევარღერძები ეტოლება ${\displaystyle {�}^{″}}$-ს, მცირე კი ${\displaystyle {�}^{″}\sin �}$ და პერიოდი ერთ წელიწადს. ფარდობითობის თეორიაში აბერაციის ფორმულა მიიღება ლორენცის გარდაქმნებისაგან როგორც ბუნებრივი შედეგი. სინათლის დღეღამური აბერაციის სიდიდე უმნიშვნელოა. მისი უდიდესი ნმნიშვნელობა მოცემულ განედზე ${\displaystyle (�)}$ ტოლია ${\displaystyle {0.32}^{″}\cos �}$. არსებობს აგრეთვე საუკუნეობრივი აბერაცია, რომელიც გამოწვეულია მზის სისტემის მოძრაობით ვარსკვლავების მიმართ. ამ მოძრაობის სიჩქარე მუდმივია როგორც მიმართულებით, ასევე სიდიდით. საუკუნეობრივი აბერაცია ყველა ვარსკვლავის მდებარეობას ცვლის ერთნაირად და ამდენად მხედველობაში არ მიიღება.

იხ. ვიდეო - Что такое оптические аберрации и причем тут Пинк Флойд?

აბერაციის ახსნა ეთერული თეორიების ფარგლებში

ტ. იუნგმა 1804 წელს მისცა აბერაციის პირველი ტალღური ახსნა, რომელიც გამოწვეულია "ეთერული ქარის" მოქმედების შედეგად, რომელიც უბერავს სიდიდის თანაბარი სიჩქარით და საპირისპირო მიმართულებით დამკვირვებლის მოძრაობის მიმართულებით. 1868 წელს ჰუკმა მოაწყო ექსპერიმენტი, რომელშიც მან დააკვირდა სინათლის მიწიერ წყაროს ტელესკოპის მეშვეობით ორმეტრიანი წყლის სვეტის მეშვეობით. გამოსახულების სავარაუდო ცვლილების არარსებობა დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის გამო, ჰუკმა ახსნა ფრენელის თეორიის საფუძველზე. მან დაასკვნა, რომ Fresnel-ის წევის კოეფიციენტი მოქმედებს 2%-ის ფარგლებში. თავის მხრივ, კლინკერფუსმა ჩაატარა მსგავსი ექსპერიმენტი 8 დიუმიანი წყლის სვეტით და მიიღო მუდმივი აბერაციის ზრდა 7,1 "(მისი თეორიის მიხედვით, მოსალოდნელი იყო 8" მატება). ამ წინააღმდეგობის გადასაჭრელად 1871-1872 წლებში ჩატარდა ზუსტი ექსპერიმენტების სერია. ჰაეროვანი. გრინვიჩის დიდი ტელესკოპის გაფუჭების საფრთხის წინაშე აავსო იგი წყლით და გაიმეორა ბრედლის ექსპერიმენტი γ დრაკონისის ვარსკვლავზე დაკვირვებისას. მან დააკვირდა ვარსკვლავს ზენიტის მახლობლად ვერტიკალურად დამონტაჟებული ტელესკოპით 35,3 ინჩი სიმაღლით, წყლით სავსე. კლინკერფუსის თეორიის მიხედვით, ვარსკვლავის კუთხური გადაადგილება ნახევარ წელიწადში დაახლოებით 30"-ით უნდა გაზრდილიყო, მაშინ როცა ექსპერიმენტში გადაადგილების ცვლილება არ აღემატებოდა 1"-ს და იმყოფებოდა ექსპერიმენტული შეცდომების ფარგლებში . აირის ექსპერიმენტიდან მოჰყვა, რომ დედამიწის ორბიტალური მოძრაობა მთლიანად ატარებს მანათობელ გარემოს.

იხ. ვიდეო - Stellar aberration Stanford University Coursera