Paralaksa jest tym, czym jest?

Kosmos jest jednym z najbardziej tajemniczych pojęć na świecie. Jeśli spojrzysz w niebo w nocy, zobaczysz miriadę gwiazd. Tak, prawdopodobnie, każdy z nas usłyszał, że we Wszechświecie jest więcej gwiazd niż ziaren piasku na Saharze. A naukowcy z czasów starożytnych rozciągali się ku nocnemu niebu, próbując rozwiązać zagadki ukryte za tą czarną pustką. Od czasów starożytnych mają ulepszone metody pomiaru odległości kosmicznych i właściwości materii gwiezdnej (temperatura, gęstość, prędkość obrotowa). W tym artykule porozmawiamy o tym, czym jest paralaksa gwiazd i jak jest używana w astronomii i astrofizyce.

Zjawisko paralaksy jest ściśle związane z geometrią, ale zanim weźmiemy pod uwagę prawa geometryczne leżące u podstaw tego zjawiska, zanurzymy się w historii astronomii i zbadamy, kto i kiedy odkrył tę właściwość ruchu gwiazd i najpierw zastosował ją w praktyce.

Historia

Paralaksa jako zjawisko zmiany położenia gwiazd w zależności od umiejscowienia obserwatora jest znana od bardzo dawna. Więcej Galileo Galileo pisał o tym w odległym średniowieczu. Zakładał tylko, że gdyby można było dostrzec zmianę paralaksy dla odległych gwiazd, byłby to dowód na to Ziemia krąży wokół Słońca, a nie na odwrót. I to była prawda. Jednak Galileo nie mógł tego udowodnić ze względu na niewystarczającą czułość tego sprzętu.

Bliżej naszych dni, w 1837 roku, Wasilij Jakowlewicz Struw przeprowadził serię eksperymentów, by zmierzyć roczną paralaksę dla gwiazdy Wega, która jest w konstelacji Liry. Później pomiary te uznano za niewiarygodne, gdy w roku następującym po publikacji Struve, 1838, Friedrich Wilhelm Bessel zmierzył roczną paralaksę dla gwiazdy 61 Cygnus. Dlatego bez względu na to, jak bardzo jest to smutne, priorytet otwierający roczną paralaksę nadal należy do Bessela.

Dzisiaj głównym źródłem jest paralaksa metoda pomiaru odległości do gwiazd i wystarczająco dokładny sprzęt pomiarowy dają wyniki przy minimalnym błędzie.

Powinniśmy przejść do geometrii, zanim bezpośrednio zastanowimy się, czym jest paralaksa. Na początek przypomnijmy podstawy tego interesującego, choć niekochanego przez wiele nauk.

Podstawy geometrii

Z geometrii, aby zrozumieć zjawisko paralaksy, musimy się dowiedzieć, w jaki sposób powiązane są kąty między bokami trójkąta i ich długości.

Na początek wyobraź sobie trójkąt. Ma trzy łączące się linie proste i trzy kąty. I dla każdego innego trójkąta - jego własne kąty i długości boków. Nie można zmienić rozmiaru jednej lub dwóch stron trójkąta o stałych wartościach kątów między nimi, jest to jedna z podstawowych prawd geometrii.

Wyobraź sobie, że mamy do czynienia z zadaniem znalezienia wartości długości dwóch boków, jeśli znamy tylko długość podstawy i wielkość kątów sąsiadujących z nią. Jest to możliwe za pomocą pojedynczej formuły matematycznej łączącej wartości długości boków i wartości kątów leżących naprzeciwko nich. Wyobraźmy sobie, że mamy trzy wierzchołki (można wziąć ołówek i narysować je), które tworzą trójkąt: A, B, C. Tworzą one trzy boki: AB, BC, CA. Naprzeciwko każdego z nich znajduje się kąt: kąt BCA naprzeciwko AB, kąt BAC naprzeciwko BC, kąt ABC naprzeciwko CA.

Formuła łącząca wszystkie te sześć wielkości razem wygląda następująco:

AB / sin (BCA) = BC / sin (BAC) = CA / sin (ABC).

Jak widać, wszystko nie jest proste. Mamy gdzieś sinusę kątów. Ale jak znaleźć ten sinus? Powiemy o tym poniżej.

Podstawy trygonometrii

Sinus jest funkcją trygonometryczną, która określa współrzędną Y kąta wykreślonego na płaszczyźnie współrzędnych. Aby to wyraźnie pokazać, zwykle rysują one płaszczyznę współrzędnych o dwóch osiach - OX i OY - i zaznaczają punkty 1 i -1 na każdym z nich. Punkty te znajdują się w tej samej odległości od środka płaszczyzny, więc można przez nie przeciągnąć koło. Mamy tak zwany krąg jednostkowy. Teraz skonstruujemy jakiś segment z początkiem na początku współrzędnych i na końcu w pewnym punkcie naszego koła. Koniec segmentu leżącego na okręgu ma określone współrzędne na osiach OX i OY. A wartościami tych współrzędnych będą odpowiednio cosinus i sinus.

Dowiedzieliśmy się, czym jest sinus i jak go znaleźć. Ale w rzeczywistości ta metoda jest czysto graficzna i stworzona raczej w celu zrozumienia istoty funkcji trygonometrycznych. Może być efektywny dla kątów, które nie mają nieskończonych wartości racjonalnych cosinusa i sinusa. W przypadku tej ostatniej inna metoda jest bardziej skuteczna, co opiera się na wykorzystaniu pochodnych i dwumianowych obliczeń. Nazywa się serią Taylora. Nie będziemy rozważać tej metody, ponieważ jest ona dość skomplikowana w obliczeniach. W końcu szybkie przetwarzanie działa na komputerach, które są do tego zaprojektowane. Seria Taylora jest używana w kalkulatorach do obliczania wielu funkcji, w tym sinusoidy, cosinus, logarytm i tak dalej.

Wszystko to jest dość ciekawe i uzależniające, ale nadszedł czas, abyśmy poszli naprzód i wrócili do miejsca, w którym skończyliśmy: do zadania obliczania wartości nieznanych boków trójkąta.

Boki trójkąta

Wracając do naszego problemu: znamy dwa kąty i bok trójkąta, do którego te kąty sąsiadują. Musimy znać tylko jeden róg i dwie strony. Znalezienie kąta wydaje się najłatwiejsze: suma wszystkich trzech rogów trójkąta wynosi 180 stopni, co oznacza, że ​​można łatwo znaleźć trzeci kąt, odejmując wartości dwóch znanych kątów od 180 stopni. Znając wartości wszystkich trzech kątów i jednego z boków, można znaleźć długości dwóch pozostałych boków. Możesz to sprawdzić sam na przykładzie dowolnego z trójkątów.

A teraz wreszcie porozmawiajmy o paralaksie jako sposobie mierzenia odległości między gwiazdami.

Parallax

To, jak już stwierdziliśmy, jest jedną z najprostszych i najskuteczniejszych metod mierzenia odległości międzygwiezdnych. Paralaksa polega na zmianie położenia gwiazdy w zależności od odległości. Na przykład, mierząc kąt pozornej pozycji gwiazdy w jednym punkcie orbity, a następnie bezpośrednio po przeciwnej stronie, otrzymujemy trójkąt, w którym znana jest długość jednego boku (odległość między przeciwnymi punktami orbity) i dwa kąty. Stąd będziemy mogli znaleźć dwie pozostałe strony, z których każda jest równa odległości od gwiazdy do naszej planety w różnych punktach jej orbity. Jest to metoda, za pomocą której można obliczyć paralaksę gwiazd. I nie tylko gwiazdy. Paralaksa, której efekt jest w rzeczywistości bardzo prosty, mimo to jest stosowana w wielu jej odmianach w zupełnie innych obszarach.

W następnych sekcjach przyjrzymy się bliżej zakresowi paralaksy.

Kosmos

Rozmawialiśmy o tym więcej niż jeden raz, ponieważ paralaksa jest wyjątkowym wynalazkiem astronomów, zaprojektowanym do mierzenia odległości do gwiazd i innych obiektów kosmicznych. Jednak nie jest to takie proste. W końcu paralaksa jest metodą, która ma swoje własne odmiany. Na przykład rozróżnia się paralaksy dobowe, roczne i starości. Można się domyślać, że wszystkie różnią się przedziałem czasu, który przechodzi pomiędzy krokami pomiaru. Nie można powiedzieć, że zwiększenie przedziału czasu zwiększa dokładność pomiaru, ponieważ cele każdego typu tej metody są różne, a dokładność pomiaru zależy tylko od czułości sprzętu i wybranej odległości.

Codzienna paralaksa

Codzienna paralaksa, odległość, o którą decyduje kąt między liniami idącymi do gwiazdy z dwóch różnych punktów: środka Ziemi i wybranego punktu na Ziemi. Ponieważ znamy promień naszej planety, nie jest trudno, używając paralaksy kątowej, obliczyć odległość do gwiazdy, używając opisanej przez nas wcześniej metody matematycznej. Zasadniczo do porównywania obiektów bliskich, takich jak np., Używana jest dzienna paralaksa planety, planety karłowate lub asteroidy. W przypadku większego zastosowania należy zastosować następującą metodę.

Roczna paralaksa

Roczna paralaksa to nadal ta sama metoda pomiaru odległości, z tą różnicą, że koncentruje się na mierzeniu odległości do gwiazd. Dokładnie tak jest w przypadku paralaksy, którą rozważaliśmy w powyższym przykładzie. Paralaksa określająca odległość do gwiazdy, przy pomocy której może być dość dokładna, powinna mieć jedną ważną cechę: odległość, z której mierzy się paralaksę, powinna być większa, tym lepiej. Roczna paralaksa spełnia ten warunek: w końcu odległość między skrajnymi punktami orbity jest dość duża.

Paralaksa, przykłady rozważanych przez nas metod, jest z pewnością ważną częścią astronomii i służy jako niezbędne narzędzie do pomiaru odległości od gwiazd. W rzeczywistości, dzisiaj stosuje się tylko roczną paralaksę, ponieważ dzienną dawkę można zastąpić bardziej zaawansowaną i szybką echolokacją.

Śmiało. Paralaksa wciąż jest zjawiskiem optycznym i byłoby dziwne, gdyby jej właściwości były używane tylko w astronomii. Istnieje inny obszar zastosowania tego efektu.

Fotografia

Być może najbardziej znany typ paralaksy fotograficznej można uznać za paralaksę lornetkową. Prawdopodobnie sam to zauważyłeś. Jeśli przyłożysz palec do oczu i zamkniesz każde oko po kolei, zauważysz, że zmienia się kąt widzenia obiektu. To samo dzieje się podczas fotografowania bliskich obiektów. W obiektywie widzimy obraz pod jednym kątem, ale w rzeczywistości zdjęcie pojawi się pod nieco innym kątem, ponieważ istnieje różnica w odległości między obiektywem a wizjerem (otwór, przez który patrzymy, aby zrobić zdjęcie).

Zanim zakończymy ten artykuł - kilka słów o tym, jak takie zjawisko, jak paralaksa optyczna, może być użyteczne, i dlaczego powinieneś dowiedzieć się więcej na jego temat.

Dlaczego to jest interesujące?

Zacznijmy od tego, że paralaksa to unikalne zjawisko fizyczne, które pozwala nam wiele się nauczyć o otaczającym nas świecie, a nawet o tym, co jest w setkach lat świetlnych od niego: w końcu za pomocą tego zjawiska można obliczyć rozmiary gwiazd.

Jak już widzieliśmy, paralaksa nie jest od nas tak odległym zjawiskiem, otacza nas wszędzie, a dzięki niemu widzimy go takim, jaki jest. Jest to z pewnością interesujące i ekscytujące, dlatego należy zwracać uwagę na metodę paralaksy, choćby z ciekawości. Wiedza nigdy nie jest zbyteczna.

Wniosek

Tak więc, przeanalizowaliśmy, co jest istotą paralaksy, dlaczego określić dystans do gwiazd, nie trzeba mieć złożonego sprzętu, ale tylko teleskop i znajomość geometrii, jak jest on stosowany w naszym ciele i dlaczego możemy być tak ważni w codziennym życiu. Mamy nadzieję, że podane informacje są dla Ciebie przydatne!