Параллактическое зміщення і визначення відстаней до небесних світил, астрономія
Для визначення відстаней до небесних світил використовується явище параллактического усунення. Параллактическое зміщення є позірна кутовий зсув предмета, викликане переміщенням спостерігача.
Пояснимо це прикладом. Якщо ви подивіться одним оком на свій палець на тлі стіни, то побачите його на тлі стіни в певному напрямку. Якщо тепер ви подивіться на палець іншим оком, то побачите його вже в іншому напрямку: він буде видно на тлі стіни в іншому її місці.
Відстань по прямій лінії між тими двома точками, з яких спостерігач визначає напрямок до предмета, називається базисом. Легко переконатися на досвіді, що параллактическое зміщення збільшується зі збільшенням базису і зі зменшенням відстані до спостережуваного предмета. У наведеному вище прикладі базисом є відстань між очима спостерігача.
Знаючи довжину базису і вимірявши кути між ним і напрямками до предмету від кінців базису, можна визначити відстань до предмета обчисленням, не вдаючись до вимірювання відстані безпосередньо. Цією можливістю широко користуються при земляних роботах або в військовій справі, а в астрономії - для визначення відстані до небесних тіл.
Нехай, наприклад, треба визначити відстань АВ до дерева А (Малюнок 25), що знаходиться на іншому березі річки. Для цієї мети виберемо точку С на березі так, щоб відрізок ВС служив базисом, довжину якого можна було б виміряти зручно і точно. Потім за допомогою кутомірного інструменту, перебуваючи в точці В, ми вимірюємо кут ABC, для чого наводимо інструмент спочатку на предмет, а потім на точку С (де зазвичай забивають кілочок).
Малюнок 25 - Вимірювання відстані до недоступного предмета.
Потім переносимо наш інструмент в точку С і точно так же вимірюємо кут АСВ. У нас виходить трикутник, в якому відомі одна сторона (довжина базису ВС) і два прилеглих до неї кута. В такому випадку або побудовою, або (точніше) тригонометричним можна обчислити довжину двох інших сторін - ВА і СА, тобто відстань до предмета.
Зауважимо ще, що на малюнку 25 параллактическое зміщення представляється кутом DC А, що дорівнює куту між СА (напрямком до предмету А від точки С) і CD (напрямком, паралельним напрямку В А до предмету з точки В).
Параллаксом називається кут, під яким від предмета видно базис спостерігача. На малюнку 25 параллаксом буде кут ВАС.
Паралакс і параллактическое зміщення рівні. При цьому відстані збільшення базису збільшує точність вимірювання паралакса, а отже, підвищує точність визначення цієї відстані.
Основним способом визначення відстаней до небесних світил є визначення їх паралаксів. Однак для тіл сонячної системи і для тіл, що лежать далеко за її межами, базис береться різним. Для тіл сонячної системи, порівняно близьких до нас, наприклад, для Сонця, Місяця і планет, достатнім базисом є радіус Землі.
Горизонтальним параллаксом називається кут, під яким з світила видно радіус Землі, перпендикулярний до променя зору (на Малюнок 26 кут ASB).
Якщо два спостерігача, для одного з яких світило знаходиться на горизонті, а для іншого - в зеніті, одночасно спостерігають це світило, то кут між цими напрямками (тобто параллактическое зміщення світила) і є горизонтальний паралакс цього світила.
При визначенні горизонтального паралакса Місяця, Сонця або планет треба, щоб два спостерігача одночасно спостерігали світило з точок А і В (Малюнок 26). Насправді, однак, спостерігачам доводиться розташовуватися інакше, і тоді обчислення паралакса зі спостережень ускладнюється.
Нещодавно для визначення відстаней до Місяця і планет був застосований новий спосіб, розроблений радянськими вченими. Цей спосіб полягає в тому, що визначається час, протягом якого радіохвиля, послана до Місяця, дійде до неї і, відбившись, повернеться назад. Результат виявляється в повній згоді з відстанню, виведеним з астрономічного визначення паралакса Місяця та інших планет.
Якщо паралакс світила виміряно, то відстань до нього D знаходиться простим обчисленням.
З малюнка 26 видно, що D = R / sin (p), де R - прийнятий базис (АС), а p - горизонтальний паралакс (кут ASC). Прийнявши R - радіус Землі - за одиницю, ми отримаємо відстань до світила D, виражене в радіусах Землі.
Малюнок 26 - Горизонтальний паралакс світила.
Ось найважливіші паралакси і відповідні їм відстані: середній горизонтальний паралакс Місяця 57 ', середня відстань від Землі 384 000 км (округлено 400 000 км), горизонтальний паралакс Сонця 8 ", 80, відстань від Землі 149 500 000 км (округлено 150 млн. Км ).
Для вимірювання паралаксів світил, що лежать далеко за межами сонячної системи, тобто для зірок, радіус і діаметр Землі в якості базису занадто малі. Для зірок за базис беруть радіус земної орбіти (астрономічну одиницю), але для переважної більшості зірок і цей базис виявляється незначним, так як вони дуже далекі від нас.
Річним параллаксом називається кут, під яким з світила видно середній радіус земної орбіти за умови перпендикулярності його до променю зору.