17.1 – Aberration af stjernelys

 ​​ ​​​​ Det er ekstremt svært, at mærke Jordens bevægelse omkring Solen. Den første direkte måling af effekten af Jordens bevægelse, blev foretaget i det 18. århundrede. Forestil dig at du sidder i en bil i regnvejr en vindstille dag, som vist i figur 17.1. Hvis bilen holder stille og regnen falder lodret, vil regndråberne falde lodret ned, hvis du kigger ud af sidevinduet. Hvis du holdt et rør lodret ud af vinduet, ville regndråberne falde lige igennem røret. Når bilen bevæger sig fremad, er situationen imidlertid anderledes. Mellem den tid, hvor en regndråbe vises øverst i vinduet og den tid hvor regndråben forsvinder under vinduets kant i bunden, har bilen bevæget sig fremad. Regndråben, forsvinder under vinduet i et punkt, der ligger​​ bag​​ ved det punkt hvor den kom til syne, hvilket betyder, at regndråben​​ ser ud som om​​ den falder i en vinkel, selvom den i virkeligheden falder lige ned. For at regndråber skal falde lige ned gennem et rør der holdes ud af vinduet, skal man vippe toppen af røret fremad. Som dy bevæger sig hurtigere, øges regndråbernes tilsyneladende for-til-bag bevægelse, og deres tilsyneladende stier, skråner mere. En observatør ved siden af vejen ville sige, at regndråberne kommer direkte fra oven, men for dig i den bevægende bil, kommer de fra en retning foran bilen (se figur 17.1), Du observerer denne tilsyneladende bevægelse, inden for din egen unikke referenceramme.

 

 ​​​​ Det samme fænomen forekommer med stjernelys, som vist i figur 17.2. Lyset fra en fjern stjerne, ankommer til Jorden fra retningen af denne stjerne. Fordi Jorden bevæger sig i forhold til en observatør på Jorden, ser stjernelyset ud til at komme fra en lidt anden retning, ligesom regndråberne tilsyneladende kommer fra foran en bil i bevægelse i figur 17.1b. Fordi retningen af Jordens bevægelse omkring Solen løbende ændrer sig året igennem, bevæger den tilsyneladende position af stjernen sig i en lille løkke. Kaldet​​ aberration af stjernelys, blev dette skift i den tilsyneladende position først opdaget i 1720’erne af to astronomer – Samuel Molyneux og James Bradley. Måling af aberrationen af stjernelys viste, at Jorden bevæger sig ad en groft (men ikke præcis) cirkulær sti omkring Solen, med en gennemsnitlig hastighed på cirka 30 km/s. Fordi afstand er lig med hastighed ganget med tiden, er afstanden omkring denne nær-cirkel – dens omkreds –hastigheden af Jorden (29,8 km/s), ganget med længden af et år (3,16 · 107​​ sekunder), hvilket svarer til 9,42 · 108​​ km.

 

 ​​ ​​​​ Fra omkredsen af Jordens næsten cirkulære kredsløb, kan vi finde kredsløbets radius, som er 1,50 · 108​​ km (150 millioner kilometer). Hvis du husker, så er dette værdien af en astronomisk enhed (AU). Moderne målinger af størrelsen på den astronomisk enhed, er lavet på meget forskellige måder, som for eksempel ved at reflektere radarsignaler på Venus, og måle den tide det tager for fotoner at vende tilbage til Jorden. Imidlertid, gav målingen af stjernelysets aberration, en simpel og overbevisende demonstration af, at Jorden kredser omkring Solen – og en ret god værdi for Jordens kredsløbs størrelse.

 

Figur 17.1​​ – På en vindstille dag, afhænger den retning som regnen falder fra, af referencerammen hvorfra den iagttages. (a) Udefra, ser regnen ud til at falde lodret, hvad enten bilen bevæger sig eller ej. (b) Inde fra bilen, ses regnen falde lodret, hvis bilen holder stille; men hvis bilen bevæger sig, ses regnen at falde i en vinkel bestemt af hastigheden og retningen af bilens bevægelse.