Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich

Problem wyznaczania odległości należy w astronomii do najtrudniejszych problemów. Metodą wyznaczania odległości obiektów poza naszym Układem Słonecznym do Ziemi jest pomiar paralaksy, czyli zmiany położenia obiektu na niebie wskutek ruchu Ziemi wokół Słońca. Ta metoda może być stosowana tylko do najbliższych gwiazd. Na przykład sporym osiągnięciem astronomicznym w 1999 r. było wyznaczenie przez J. R. Herrensteina i jego współpracowników metodami geometrycznymi odległości do galaktyki NGC4258. Zespół wyznaczył odległość Ziemi do NGC4258 przez pomiar paralaksy.

Paralaksa jest kątem, który mierzymy w stopniach ( o). Zazwyczaj mamy do czynienia z sytuacją, że ciało zmienia swoje położenie na tle innych obiektów na skutek ruchu obserwatora. Przykładowo: satelita astronomiczny umieszczony na orbicie ziemskiej wykonuje zdjęcie nieba 6 grudnia. Po upływie pół roku, 6 czerwca, gdy Ziemia pokona odległość 300 milionów kilometrów i znajdzie się dokładnie po drugiej stronie Słońca satelita wykona drugie zdjęcie tego samego fragmentu nieba. Przez pół roku bliskie gwiazdy na skutek zmiany położenia Ziemi przesunęły się na tle dalekich gwiazd. Satelita mierzy paralaksy (kąty) przesunięcia tych gwiazd. Informacje te pozwalają na wyznaczenie odległości do bliskich gwiazd. Na rysunku przedstawiono prosty przykład paralaksy.

Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich - Astronomia, www.astro-czemierniki.pl
Paralaksa Θ

Z każdego końca odcinka B widać czerwony słup pod innym kątem. Różnica tych kątów wynosi Θ. Odległość D od obserwatora B do czerwonego słupa będzie równa:

Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich - Astronomia, www.astro-czemierniki.pl

Wyobraźmy sobie teraz, że pozycja jakiegoś obiektu, mierzona w tej samej chwili z dwóch obserwatoriów położonych na przykład w Krakowie i w Quezaltenango w Gwatemali różni się o kąt Θ. Znając odległość B między tymi obserwatoriami (12978.7 km) możemy, korzystając z powyższego wzoru obliczyć odległość do tego obiektu. Gdy mamy do czynienia w astronomii z większymi odległościami, rzędu parseków (pc), powyższy wzór przyjmuje postać:

Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich - Astronomia, www.astro-czemierniki.pl

Poprzez pomiar paralaksy możemy także badać przemieszczanie się obiektów na niebie. Tego typu zmiany położenia obiektów są źródłem wielu informacji o nich. Należy pamiętać oczywiście, że zmiana położenia gwiazdy na niebie względem innych gwiazd może być również wynikiem rzeczywistego ruchu gwiazdy w przestrzeni, nazywanego ruchem własnym.

Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich - Astronomia, www.astro-czemierniki.pl

 

Paralaksa. Źródło: Instytut Fizyki, Akademia Pedagogiczna im. KEN, Kraków, 2008. Tłum. i opr. Stanisław B. A. Stawowy, Wojciech Kułynycz.


Jeśli dwa obserwatoria, odległe od siebie o B dokonają jednocześnie pomiaru położenia asteroidy i obliczone przez nie pozycje będą różnić się o DQ, to odległość do asteroidy będzie wynosić:

Wyznaczanie odległości do obiektów bliskich - Astronomia, www.astro-czemierniki.pl

Paralaksy są bardzo małymi kątami. Paralaksa Słońca wynosi 8"8, natomiast paralaksy innych gwiazd są mniejsze niż 1". Najbliższa gwiazda Proxima Centauri ma paralaksę równą 0"76 czyli około 4.3 lat świetlnych. Odległości do dalekich gwiazd wyznacza się innymi metodami, np. z przesunięć linii widmowych, gdyż ich paralaksy są tak małe, że nie można ich zmierzyć. Zjawisko paralaksy jest dowodem na ruch orbitalny Ziemi. Z powodu paralaksy współrzędne równikowe wszystkich gwiazd zmieniają się w cyklu rocznym.

Opracowanie tekstu: Agnieszka Zawada

Odsłony: 6797