Принцип параллакса на простом примере.

Способ определения расстояния до звёзд с помощью измерения угла видимого смещения (параллакса).

Томас Хендерсон, Василий Яковлевич Струве и Фридрих Бессель впервые измерили расстояния до звёзд методом параллаксов.

Схема расположения звёзд в радиусе 14 световых лет от Солнца. Включая Солнце, в этой области находятся 32 известные звёздные системы (Inductiveload / wikipedia.org).

Следующее открытие (30-е годы XIX века) – определение звёздных параллаксов . Учёные давно подозревали, что звёзды могут быть похожими на далёкие солнца. Однако это всё-таки была гипотеза, причём, я бы сказал, до этого времени практически ни на чём не основанная. Было важно научиться напрямую измерять расстояние до звёзд. Как это делать, люди понимали достаточно давно. Земля вращается вокруг Солнца, и, если, например, сегодня сделать точную зарисовку звёздного неба (в XIX веке сделать фотографию было ещё нельзя), подождать полгода и повторно зарисовать небо, можно заметить, что часть звёзд сместилась относительно других, далёких объектов. Причина проста – мы смотрим теперь на звёзды с противоположного края земной орбиты. Возникает смещение близких объектов на фоне далёких. Это точно так же, как если мы вначале посмотрим на палец одним глазом, а потом другим. Мы заметим, что палец смещается на фоне далёких объектов (или далёкие объекты смещаются относительно пальца, в зависимости от того, какую мы выберем систему отсчёта). Тихо Браге , лучший астроном-наблюдатель дотелескопической эпохи, пытался измерить эти параллаксы, но не обнаружил их. По сути, он дал просто нижний предел расстояния до звёзд. Он сказал, что звёзды как минимум дальше, чем, примерно, световой месяц (хотя, такого термина тогда, конечно, ещё не могло быть). А в 30-е годы развитие технологии телескопических наблюдений позволило точнее измерять расстояния до звёзд. И не удивительно, что сразу три человека в разных частях Земного шара провели такие наблюдения для трёх разных звёзд.

Первым формально правильно расстояние до звёзд измерил Томас Хендерсон . Он наблюдал Альфу Центавра в Южном полушарии. Ему повезло, он практически случайно выбрал самую близкую звезду из тех, которые видны невооружённым глазом в Южном полушарии. Но Хендерсон считал, что ему не хватает точности наблюдений, хотя значение он получил правильное. Ошибки, по его мнению, были большими, и он результат свой сразу не опубликовал. Василий Яковлевич Струве наблюдал в Европе и выбрал яркую звезду северного неба – Вегу. Ему тоже повезло – он мог бы выбрать, например, Арктур, который гораздо дальше. Струве определил расстояние до Веги и даже опубликовал результат (который, как потом оказалось, был очень близок к истине). Однако он несколько раз его уточнял, изменял, и поэтому многие посчитали, что нельзя верить этому результату, поскольку сам автор его постоянно меняет. А Фридрих Бессель поступил по-другому. Он выбрал не яркую звезду, а ту, которая быстро двигается по небу – 61 Лебедя (само название говорит, что, наверное, она не очень яркая). Звёзды немножко двигаются относительно друг друга, и, естественно, чем ближе к нам звёзды, тем заметнее этот эффект. Точно так же, как в поезде придорожные столбы очень быстро мелькают за окном, лес лишь медленно смещается, а Солнце фактически стоит на месте. В 1838 году он опубликовал очень надёжный параллакс звезды 61 Лебедя и правильно измерил расстояние. Эти измерения впервые доказали, что звёзды – это далёкие солнца, и стало ясно, что светимость всех этих объектов соответствуют солнечным значением. Определение параллаксов для первых десятков звёзд позволило построить трёхмерную карту солнечных окрестностей. Всё-таки человеку всегда было очень важно строить карты. Это делало мир как бы чуть более контролируемым. Вот карта, и уже чужая местность не кажется такой загадочной, наверное там не живут драконы, а просто какой-то тёмный лес. Появление измерения расстояний до звёзд действительно сделало ближайшую солнечную окрестность в несколько световых лет какой-то более, что ли, дружелюбной.

Материал выпуска любезно предоставил Сергей Борисович Попов – астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор Российской академии наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга Московского государственного университета, лауреат нескольких престижных премий в области науки и просвещения. Надеемся, что знакомство с выпуском будет полезно и школьникам, и родителям, и учителям – особенно сейчас, когда астрономия снова вошла в список обязательных школьных предметов (приказ №506 Минобрнауки от 7 июня 2017 года).

Все стенгазеты, изданные нашим благотворительным проектом «Коротко и ясно о самом интересном», ждут вас на сайте к-я.рф. Есть также

Астрономия

Суточный параллакс

Суточный параллакс (геоцентрический параллакс) - разница в направлениях на одно и то же светило из центра масс Земли (геоцентрическое направление) и из заданной точки на поверхности Земли (топоцентрическое направление).

Из-за вращения Земли вокруг своей оси положение наблюдателя циклически изменяется. Для наблюдателя, находящегося на экваторе , база параллакса равна радиусу Земли и составляет 6371 км.

Параллакс в фотографии

Параллакс видоискателя

Параллакс видоискателя - несовпадение изображения, видимого в оптическом незеркальном видоискателе, с изображением, получаемым на фотографии. Параллакс почти незаметен, когда фотографируют удалённые объекты, и весьма значителен при съёмке близко расположенных объектов. Он возникает из-за наличия расстояния (базиса) между оптическими осями объектива и видоискателя. Величина параллакса определяется по формуле:

где - расстояние (базис) между оптическими осями объектива и видоискателя; - фокусное расстояние объектива фотоаппарата; - расстояние до плоскости наводки (объекта съемки).

Параллакс видоискателя (прицел)

Частным случаем является параллакс прицела. Параллакс - это не высота оси прицела над осью ствола, а погрешность расстояния между стрелком и целью.

Оптический параллакс

Параллакс дальномера

Параллакс дальномера - угол, под которым виден объект во время наводки на резкость с помощью оптического дальномера.

Стереоскопический параллакс

Стереоскопический параллакс - это угол, под которым рассматривают объект двумя глазами или когда его фотографируют стереоскопическим фотоаппаратом.

Временно́й параллакс

Временной параллакс - искажение формы объекта параллаксом, возникающим при съёмке фотоаппаратом со шторным затвором . Так как экспозиция происходит не единовременно по всей площади светочувствительного элемента, а последовательно по мере движения щели, то при съёмке быстро движущихся объектов их форма может искажаться. Например, если объект движется в ту же сторону, что и щель затвора, его изображение будет растянуто, а если в обратную, то сужено.

История

Галилео Галилей предположил, что если бы Земля вращалась вокруг Солнца, то это можно было бы заметить по непостоянству параллакса для удалённых звёзд.

Первые успешные попытки наблюдения годичного параллакса звёзд были выполнены В. Я. Струве для звезды Вега (α Лиры), результаты опубликованы в 1837 году . Однако, научно достоверные измерения годичного параллакса были впервые проведены Ф. В. Бесселем в 1838 году для звезды 61 Лебедя . Приоритет открытия годичного параллакса звёзд признается за Бесселем.

См. также

Литература

• Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. - М.: «Искусство», 1977.

Ссылки

• The ABC’s of Distances - обзор об измерении расстояний до астрономических объектов.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Параллакс" в других словарях:

- (астр.) угол, образуемый зрительными линиями, направленными на один и тот же предмет из двух различ. точек. Как скоро известен параллакс предмета и расстояние между двумя точками, из которых этот предмет наблюдался, то расстояние предмета от… … Словарь иностранных слов русского языка

- (от греч. parallaxis отклонение) 1) видимое изменение положения предмета (тела) вследствие перемещения глаза наблюдателя.2) В астрономии видимое изменение положения небесного светила вследствие перемещения наблюдателя. Различают параллакс,… … Большой Энциклопедический словарь

параллакс - кажущееся смещение рассматриваемого объекта при изменении угла его восприятия или перемещении точки наблюдения. Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998. параллакс … Большая психологическая энциклопедия

ПАРАЛЛАКС, угловое расстояние, на которое небесный объект кажется перемещенным по отношению к более далеким объектам, когда за ним наблюдают из противоположных концов базы. Используется для измерения расстояния до объекта. Параллакс звезды… … Научно-технический энциклопедический словарь

ПАРАЛЛАКС, параллакса, муж. (греч. parallaxis уклонение) (астр.). Угол, измеряющий видимое смещение светила при перемещении наблюдателя из одной точки пространства в другую. Суточный параллакс (угол между направлениями на светило из данного места … Толковый словарь Ушакова

- (от греч. parallaxis уклонение) кажущееся смещение рассматриваемого объекта при изменении угла его восприятия … Психологический словарь

- (от греческого parallaxis уклонение) в авиации, космонавтике боковое смещение плоскости конечной орбиты летательного аппарата относительно точки старта, измеряемое обычно по дуге большого круга от точки старта летательного аппарата до следа… … Энциклопедия техники

- (от греч. parallaxis уклонение) в астрономии изменение направления наблюдатель астр. объектпри смещении точки наблюдения, равное углу, под к рым из центра объектавидно расстояние между двумя положениями точки наблюдения. Обычно используютсяП.,… … Физическая энциклопедия

Сущ., кол во синонимов: 1 смещение (44) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

параллакс - Видимое изменение в положении объекта по отношению к другому объекту, когда изменяется точка наблюдения … Словарь по географии

ПАРАЛЛАКС - угловое смещение объекта (точки, тела, предмета), видимое изменение его положения (направления) вследствие перемены точки наблюдения. П. может быть причиной инструментальных ошибок (см. (2)) при снятии показаний приборов, у которых указатель… … Большая политехническая энциклопедия

Книги

• Внутренность без внешности. Феноменология не/очень естественного , Степанищев С.А. , В книге рассматривается связь между важнейшими версиями феноменологической философии - влиятельной в ХХ веке школы мысли - версией Эдмунда Гуссерля, версией Мартина Хайдеггера и версией… Категория:

применяется тот же принцип, что и в методе для определения расстояний в Солнечной системе . Но звёзды настолько далеки, что заметить отличие направлений на звезду из разных точек поверхности Земли совершенно не-возможно. Нужно максимально увеличить расстояние между точками, в которых производится измерение.

Определение параллаксов звёзд очень сложная и трудоём-кая задача. Нужно сфотографировать или другим способом за-фиксировать положения множества звёзд. Причём это необхо-димо сделать, как минимум, трижды с интервалом между снимками в полгода. Затем сравнивают положения звёзд от-носительно соседних существенно более слабых, предполагая, что они находятся достаточно далеко. Таким образом опреде-ляют одновременно параллактическое смещение и смещение звезды из-за её движения в пространстве. Это очень сложная задача, требующая исключительно высокого разрешения, труд-нодостижимого в земных условиях.

Непосредственно измерить параллакс можно только у срав-нительно близких звёзд, расположенных не далее 50—100 пк. К настоящему времени число измеренных параллаксов состав-ляет более 100 000. Большинство из них получено на астро-метрическом спутнике HIPPARCOS.

Gaia

В 2013 году Европейское Космическое Агентство запустило ещё один космический телескоп — Gaia. Предполагается, что он измерит более миллиона параллаксов, причём точ-ность будет такова, что станут известны истинные параллак-сы объектов, расположенных на расстоянии 1 кпк и далее. Это чрезвычайно важно, так как большие расстояния измеря-ются только косвенными методами, путём сравнения яркости более близких (параллаксы известны) и более далёких, родст-венных объектов).

Вы едете в поезде и смотрите в окно… Мелькают столбы, стоящие вдоль рельсов. Медленнее убегают назад постройки, расположенные в нескольких десятках метров от железнодорожного полотна. И уже совсем медленно, нехотя отстают от поезда домики, рощи, которые вы видите вдали, где‑то у горизонта…

Почему это так происходит? На этот вопрос дает ответ рис. 1. В то время как направление на телеграфный столб при перемещении наблюдателя из первого положения во второе изменяется на большой угол P 1 направление на удаленное дерево изменится на значительно меньший угол P 2 . Скорость изменения направления на предмет при движении наблюдателя тем меньше, чем дальше от наблюдателя находится предмет. А из этого следует, что величиной углового смещения предмета, которое называют параллактическим смещением или просто параллаксом, можно характеризовать расстояние до предмета, что широко используется в астрономии.

Разумеется, обнаружить параллактическое смещение звезды, двигаясь по земной поверхности, нельзя: звезды слишком далеки, и параллаксы при таких перемещениях находятся далеко за пределами возможности их измерения. Но если попытаться измерить параллактические смещения звезд при перемещении Земли из одной точки орбиты в противоположную (т. е. повторить наблюдения с интервалом в полгода, рис. 2), то вполне можно рассчитывать на успех. Во всяком случае таким путем измерены параллаксы нескольких тысяч ближайших к нам звезд.

Параллактические смещения, измеренные с использованием годичного движения Земли по орбите, называют годичными параллаксами. Годичный параллакс звезды - это угол (π), на который изменится направление на звезду, если воображаемый наблюдатель переместится из центра Солнечной системы на земную орбиту (точнее - на среднее расстояние Земли от Солнца) в направлении, перпендикулярном направлению на звезду. Легко понять из рис. 2, что годичный параллакс можно определить и как угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно лучу зрения.

С годичным параллаксом связана и основная единица длины, принятая в астрономии для измерения расстояний между звездами и галактиками, - парсек (см. Единицы расстояний). Параллаксы некоторых ближайших звезд приведены в таблице.

Для более близких небесных тел - Солнца, Луны, планет, комет и других тел Солнечной системы - параллактическое смещение можно обнаружить и при перемещении наблюдателя в пространстве вследствие суточного вращения Земли (рис. 3). В этом случае параллакс вычисляют для воображаемого наблюдателя, перемещаемого из центра Земли в точку экватора, в которой светило находится на горизонте. Для определения расстояния до светила вычисляют угол, под которым виден со светила экваториальный радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения. Такой параллакс называют суточным горизонтальным экваториальным параллаксом или просто суточным параллаксом. Суточный параллакс Солнца на среднем расстоянии от Земли равен 8,794″; средний суточный параллакс Луны равен 3422,6″, или 57,04′.

Как уже говорилось, годичные параллаксы непосредственным измерением параллактического смещения (так называемые тригонометрические параллаксы) можно определить только у ближайших звезд, расположенных не далее нескольких сотен парсек.

Однако изучение звезд, для которых тригонометрические параллаксы были измерены, позволило обнаружить статистическую зависимость между видом спектра звезды (её спектральным классом) и абсолютной звездной величиной (см. «Спектр-светимость» диаграмма). Распространив эту зависимость также и на звезды, для которых тригонометрический параллакс неизвестен, получили возможность по виду спектра оценивать абсолютные звездные величины звезд, а затем, сравнивая их с видимыми звездными величинами, астрономы стали оценивать и расстояния до звезд (параллаксы). Параллаксы, определенные таким методом, называются спектральными параллаксами (см. Спектральная классификация звезд).

Существует еще один метод определения расстояний (и параллаксов) до звезд, а также звездных скоплений и галактик - по переменным звездам типа цефеид (этот метод описан в статье Цефеиды) ; такие параллаксы иногда называют цефеидными параллаксами.

Метод параллакса.

Вследствие годичного движения Земли по орбите близкие звезды немного перемещаются относительно далеких «неподвижных» звезд. За год такая звезда описывает на небесной сфере малый эллипс, размеры которого тем меньше, чем звезда дальше. В угловой мере большая полуось этого эллипса приблизительно равна величине максимального угла, под каким со звезды видна 1 а. е. (большая полуось земной орбиты), перпендикулярная направлению на звезду. Этот угол (), называемый годичным или тригонометрическим параллаксом звезды, равный половине ее видимого смещения за год, служит для измерения расстояния до нее на основе тригонометрических соотношений между сторонами и углами треугольника ЗСА, в котором известен угол и базис - большая полуось земной орбиты (см. рис. 1).

Расстояние r до звезды, определяемое по величине ее тригонометрического параллакса, равно:

r = 206265/ (а. е.),

где параллакс выражен в угловых секундах.

Рисунок 1. Определение расстояния до звезды методом параллакса (А - звезда, З - Земля, С - Солнце).

Для удобства определения расстояний до звезд с помощью параллаксов в астрономии применяют специальную единицу длины - парсек (пс). Звезда, находящаяся на расстоянии 1 пс, имеет параллакс, равный 1. Согласно вышеназванной формуле, 1 пс = 206265 а. е. = 3,086·10 18 см.

Наряду с парсеком применяется еще одна специальная единица расстояний - световой год (т. е. расстояние, которое свет проходит за 1 год), он равен 0,307 пс, или 9,46·10 17 см.

Ближайшая к Солнечной системе звезда - красный карлик 12-й звездной величины Проксима Центавра - имеет параллакс 0,762, т. е. расстояние до нее равно 1,31 пс (4,3 световых года).

Нижний предел измерения тригонометрических параллаксов ~0,01, поэтому с их помощью можно измерять расстояния, не превышающие 100 пс с относительной погрешностью 50%. (При расстояниях до 20 пс относительная погрешность не превышает 10%.) Этим методом до настоящего времени определены расстояния до около 6000 звезд. Расстояния до более далеких звезд в астрономии определяют в основном фотометрическим методом.

Таблица 1. Двадцать ближайших звезд.