Паралакс е това, което е?

Космосът е една от най-загадъчните концепции в света. Ако погледнете небето през нощта, можете да видите безброй звезди. Да, вероятно всеки от нас е чувал, че във Вселената има повече звезди, отколкото пясъчни зърна в Сахара. И учените от древни времена се простираха до нощното небе, опитвайки се да разрешат загадките, скрити зад тази черна пустота. От древни времена те имат подобрени методи за измерване на космическите разстояния и свойствата на звездната материя (температура, плътност, скорост на въртене). В тази статия ще говорим за това какъв е паралаксът на звездите и как се използва в астрономията и астрофизиката.

Явлението паралакс е тясно свързано с геометрията, но преди да разгледаме геометричните закони, които стоят в основата на това явление, ще се потопим в историята на астрономията и ще разгледаме кой и кога е открил това свойство на движението на звездите и първо го приложи на практика.

История на

Паралаксът като феномен на промяна на позицията на звездите в зависимост от местоположението на наблюдателя е известен от много дълго време. Още Галилео Галилео пише за това през далечното Средновековие. Той само предположи, че ако е възможно да се забележи промяна в паралакса за далечни звезди, това би било доказателство за това Земята се върти около слънцето, а не обратното. И това беше вярно. Галилео обаче не можа да докаже това поради недостатъчната чувствителност на тогавашното оборудване.

По-близо до нашите дни, през 1837 г., Василий Яковлевич Струве проведе серия от експерименти за измерване на годишния паралакс за звездата Вега, която е в съзвездието Лира. По-късно тези измервания се считат за ненадеждни, когато през годината след публикуването на Струве, 1838 г., Фридрих Вилхелм Бесел измерва годишния паралакс за звездата 61 Cygnus. Ето защо, без значение колко е тъжно, приоритетът на откриването на едногодишен паралакс все още принадлежи на Бесел.

Днес паралаксът се използва като основен метод на измерване разстояния до звезди и с достатъчно точна измервателна апаратура дава резултати с минимална грешка.

Трябва да преминем към геометрията, преди директно да обмислим какво е паралакс. И да започнем с това, нека си припомним основните положения на това интересно, макар и необичано от много науки.

Основи на геометрията

Така че, това, което трябва да знаем от геометрията, за да разберем феномена на паралакс е как ъглите между страните на триъгълника и тяхната дължина са свързани.

Като начало си представете триъгълник. Тя има три свързани прави линии и три ъгъла. И за всеки различен триъгълник - неговите собствени ъгли и дължини на страниците. Невъзможно е да се промени размера на една или две страни на триъгълник с постоянни стойности на ъглите между тях, това е една от основните истини на геометрията.

Представете си, че сме изправени пред задачата да намерим стойността на дължините на двете страни, ако знаем само дължината на основата и размера на съседните ъгли. Това е възможно с помощта на една единствена математическа формула, свързваща стойностите на дължините на страните и стойностите на ъглите, разположени срещу тях. Представете си, че имаме три върха (можете да вземете молив и да ги нарисувате), които съставляват триъгълник: A, B, C. Те образуват три страни: AB, BC, CA. Срещу всеки един от тях се намира ъгълът: ъгъл ВСА срещу AB, ъгъл BAC срещу BC, ъгъл ABC срещу CA.

Формулата, която свързва всички тези шест количества заедно, изглежда така:

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

Както виждаме, всичко не е съвсем просто. От някъде имаме синус от ъгли. Но как да намерим този синус? Ще ви разкажем по-долу.

Основите на тригонометрията

Синусът е тригонометрична функция, която определя Y координатата на ъгъла, изобразен върху координатната равнина. За да се покаже това ясно, те обикновено рисуват координатна равнина с две оси - OX и OY - и маркират точките 1 и -1 на всяка от тях. Тези точки са разположени на същото разстояние от центъра на равнината, така че през тях може да се изчертае кръг. Така че, имаме така наречения единен кръг. Сега ще изградим някакъв сегмент с началото в началото на координатите и края в някаква точка от нашия кръг. Краят на сегмента, който лежи на кръга, има определени координати по осите OX и OY. А стойностите на тези координати ще бъдат съответно косинус и синус.

Открихме какво е синусът и как можете да го намерите. Но всъщност този метод е чисто графичен и е създаден по-скоро за да разбере самата същност на тригонометричните функции. Той може да бъде ефективен за ъгли, които нямат безкрайни рационални стойности на косинус и синус. За последния е по-ефективен друг метод, който се основава на използването на деривати и биномиални изчисления. Нарича се серията Тейлър. Ние няма да разглеждаме този метод, защото той е доста сложен за изчисление. В крайна сметка бързото изчисление е работа за компютри, които са предназначени за това. Серията Тейлър се използва в калкулаторите за изчисляване на много функции, включително синус, косинус, логаритъм и т.н.

Всичко това е доста интересно и пристрастяващо, но е време да продължим напред и да се върнем там, където се озовахме: задачата да изчислим стойностите на неизвестните страни на триъгълника.

Страни на триъгълник

Така че, обратно към нашия проблем: знаем два ъгъла и страната на триъгълника, към които тези ъгли са съседни. Трябва да знаем само един ъгъл и две страни. Намирането на ъгъла изглежда най-лесно: сумата на трите ъгъла на триъгълника е 180 градуса, което означава, че лесно можете да намерите третия ъгъл, като извадите стойностите на два известни ъгли от 180 градуса. И знаейки стойностите на всичките три ъгъла и една от страните, могат да се открият дължините на другите две страни. Можете да го проверите сами на примера на всеки от триъгълниците.

И сега нека най-накрая да говорим за паралакс като начин за измерване на разстоянието между звездите.

паралакс

Това, както вече установихме, е един от най-простите и най-ефективни методи за измерване на междузвездното разстояние. Паралакс се основава на промяна на позицията на звездата в зависимост от разстоянието. Например, чрез измерване на ъгъла на видимата позиция на една звезда в една точка на орбитата, а след това директно в противоположната му част, получаваме триъгълник, в който са известни дължината на едната страна (разстоянието между противоположните точки на орбитата) и два ъгъла. От тук ще можем да намерим двете останали страни, всяка от които е равна на разстоянието от звездата до нашата планета в различни точки на орбитата си. Това е методът, чрез който може да се изчисли паралаксът на звездите. И не само звездите. Паралакс, ефектът от който всъщност е много прост, въпреки това, се използва в много от неговите вариации в напълно различни области.

В следващите раздели ще разгледаме по-отблизо обхвата на паралакса.

пространство

Говорихме за това повече от веднъж, защото паралаксът е изключителна находка на астрономите, предназначена да измерва разстоянията до звезди и други космически обекти. Това обаче не е толкова просто. В крайна сметка, паралаксът е метод, който има свои собствени вариации. Например разграничават се дневните, годишните и вековни паралакси. Може да се предположи, че всички те се различават в интервала от време, който минава между стъпките на измерване. Не може да се каже, че увеличаването на времевия интервал увеличава точността на измерването, тъй като целите на всеки тип на този метод са различни, а точността на измерването зависи само от чувствителността на оборудването и избраното разстояние.

Ежедневен паралакс

Дневен паралакс, разстоянието, чрез което се определя от ъгъла между линиите, идващи към звездата от две различни точки: центъра на Земята и избраната точка на Земята. Тъй като знаем радиуса на нашата планета, не е трудно, използвайки ъгловия паралакс, да изчислим разстоянието до звездата, използвайки математическия метод, описан от нас по-рано. По принцип, дневният паралакс се използва за измерване в близост до обекти, като например планети, джудже планети или астероиди. За по-големи използвайте следния метод.

Една година паралакс

Едногодишният паралакс е все още един и същ метод за измерване на разстояния с единствената разлика, че се фокусира върху измерването на разстоянията до звездите. Това е точно случаят на паралакс, който разглеждахме в примера по-горе. Паралаксът, определящ разстоянието до звезда, с помощта на който може да бъде доста точен, трябва да има една важна характеристика: разстоянието, от което се измерва паралаксът, трябва да бъде по-голямо, толкова по-добре. Едногодишният паралакс удовлетворява това условие: все пак, разстоянието между крайните точки на орбитата е доста голямо.

Паралакс, примери за какви методи разглеждаме, със сигурност е важна част от астрономията и служи като незаменим инструмент за измерване на разстоянията до звездите. Но всъщност днес се използва само един годишен паралакс, тъй като денонощието може да бъде заменено от по-напреднала и бърза ехолокация.

Давай. Паралаксът все още е оптичен феномен и би било странно, ако неговите свойства се използват само в астрономията. Има и друга област на приложение на този ефект.

снимка

Може би най-известният тип фотографски паралакс може да се счита за бинокъл паралакс. Вероятно сте го забелязали сами. Ако донесете пръст към очите си и затворите всяко око на свой ред, ще забележите, че ъгълът на оглед на обекта се променя. Същото се случва, когато снимате близки обекти. В обектива ние виждаме изображението от един ъгъл, но всъщност снимката ще излезе с малко по-различен ъгъл, тъй като има разлика в разстоянието между обектива и визьора (дупката, през която гледаме да снимаме).

Преди да приключим тази статия - няколко думи за това как може да бъде полезен такъв феномен като оптичния паралакс и защо трябва да научите повече за него.

Защо е интересно?

Първо, паралаксът е уникално физическо явление, което ни позволява да научим много за света около нас и дори за това, което е в стотици светлинни години от него: в края на краищата, с помощта на това явление е възможно да се изчислят размерите на звездите.

Както вече видяхме, паралаксът не е такъв далечен феномен от нас, той ни заобикаля навсякъде и с неговата помощ го виждаме такава, каквато е. Това със сигурност е интересно и вълнуващо и затова трябва да обърнете внимание на метода на паралакса, макар и само от любопитство. Знанието никога не е излишно.

заключение

И така, анализирахме каква е същността на паралакса, защо да се определи разстоянието до звездите не е необходимо да има сложно оборудване, а само телескоп и познание за геометрията, как се използва тялото ни и защо можем да бъдем толкова важни в ежедневието. Надяваме се, че предоставената информация е била полезна за Вас!