複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友
https://baike.baidu.hk/item/光行差/490327
複製
複製成功

光行差

（天文學術語）

鎖定
光行差（或稱為天文光行差、恆星光行差）是指運動的觀測者觀察到光的方向與同一時間同一地點靜止的觀測者觀察到的方向有偏差的現象。光行差現象在天文觀測上表現得尤為明顯。由於地球公轉、自轉等原因，地球上觀察天體的位置時總是存在光行差，其大小與觀測者的速度和天體方向與觀測者運動方向之間的夾角有關，並且在不斷變化。 [1] 
中文名
光行差
外文名
aberration
提出者
布拉德雷
發現時間
1725~1728年
用    於
測量光的速率
領    域
天文學

目錄

  1. 1 發現
  2. 2 詳細解釋
  3. 3 光行差的本質

光行差發現

光行差現象是英國天文學家布拉德雷在1725~1728年發現的。
光的有限速度率和地球沿着繞太陽的軌道運動引起的恆星位置的視移位。在一年內，恆星似乎圍繞它的平均位置走出一個小橢圓。這個現象在1729年由詹姆斯·布拉德雷（James bradley）發現，並被他用來測量光的速率。 [2] 

光行差詳細解釋

下雨的時候，如果在雨中站立，很自然手中的雨傘要豎直握在手中。當人們走動時，大家都自覺的把手中的傘傾向走動的方向，而且走動愈快，傘愈要向前傾。在雨天乘坐公共汽車或火車的時候，你同樣會發現雨水在車輛在玻璃上的痕跡是傾斜的，從車輛前進方向的上端斜向玻璃的下端。
同樣的道理，由於天文觀測者是在地球上，他隨地球一起作運動，這時他所看到的星光方向，就與假設地球不動時所看到的方向不一樣，而是傾向於天文觀測者或者説是地球運動的方向。地球的公轉速度約為30公里/秒，光速為30萬公里/秒，由此可以估算出光行差帶來的角度變化約為幾十角秒。
在精細的天文觀測計算中，需要考慮這種光行差引起的星星視位置的影響。
地球上的觀測者與天體之間的相對運動可以分解為各種成分，分別對應下面幾種相應的光行差：
週年光行差——地球繞太陽公轉造成的光行差，最大可以達到20.5角秒。天文學中定義週年光行差常數（簡稱光行差常數）為
，其中c是光速，v是地球繞太陽公轉的平均速度；
週日光行差——地球自轉造成的光行差，比周年光行差小兩個數量級，約為零點幾角秒；
長期光行差——太陽系在宇宙空間中的運動造成的光行差，包括：
太陽本動造成的光行差，約為13角秒，但方向不變；
太陽系繞銀河系自轉造成的光行差，約為100多角秒，但週期很長。
由於地球的運動所導致的天體的視位置與真實位置之間的差異
有人誤認為相對論的光速是恆定的，與參照系無關，因而不應該有與光速的速度合成出現。
其實是對相對論的誤解，相對論認為速度合成會造成光速方向的變化，但光速大小不變。
若用相對論來解釋的話，星球表面隨星球自轉而做圓周運動，有一個圓周平面的徑向加速度，使時空直線沿圓周平面徑向有彎曲，而光會沿着此彎曲時空直線進入人眼，其實際方向與人的視覺直線方向有差異。（差異大小，也與光線和人所在位置徑向的夾角有關）
至於差異夾角有多大，與星球的自轉角速度和半徑，還有人的位置有關，因此會隨不同星球而改變。

光行差光行差的本質

光行差本質是由於光速有限以及光源與觀察者存在相對運動造成的，類似於運動中的雨滴：下雨的時候，站在原地不動的人感覺到雨滴是從正上方落下的，而向前走的人感覺雨滴是從前方傾斜落下的，因此需要把傘微微向前傾斜。走得越快，需要傾斜得越厲害。光行差的成因與此相似，只不過不符合經典的速度疊加法則，而是需要考慮相對論效應帶來的修正。
經典光行差計算：
相對論光行差計算：
地球上的觀測者與天體之間的相對運動可以分解為各種成分，分別對應下面幾種相應的光行差：
  • 週年光行差——地球繞太陽公轉造成的光行差，最大可以達到20.5角秒。天文學中定義週年光行差常數（簡稱光行差常數）為，其中c是光速，v是地球繞太陽公轉的平均速度；
  • 週日光行差——地球自轉造成的光行差，比周年光行差小兩個數量級，約為零點幾角秒；
  • 長期光行差——太陽系在宇宙空間中的運動造成的光行差，包括：
    • 太陽自行造成的光行差，約為13角秒，但方向不變；
    • 太陽系繞銀河系自轉造成的光行差，約為100多角秒，但週期很長。
在一般問題中，長期光行差可以不必考慮。 [3] 
參考資料
  • 1.    Guenther, Robert (1990). Modern Optics. Cambridge: John Wiley & Sons Inc. p. 130. ISBN 0-471-60538-7.
  • 2.    光行差-學術百科-知網空間  ．知網空間[引用日期2012-08-10]
  • 3.    Gullstrand, Allvar (1900). "Allgemeine Theorie der monochromat. Aberrationen, etc.". Annalen der Physik. Upsala. 1905 (18): 941.