Detail 8.1
Zur Aberation

Alle Himmelskörper erscheinen von der Erde aus an die (unendlich groß gedachte) Himmelskugel projiziert. Verändert sich der Beobachtungsort, z.B. infolge der Bewegung der Erde, so ist auch der projizierte Ort an der Himmelskugel verschoben. Diese Verschiebung wird Parallaxe oder parallaktische Verschiebung genannt (Abb. 8.1).

Abbildung 8.1: Parallaktische Verschiebung

Der Londoner Bürger Samuel Molyneux und der englische Astronom James Bradley unternahmen im Jahr 1725 den Versuch, die Bewegung der Erde um die Sonne durch die Messung der parallaktischen Verschiebung eines Sternes nachzuweisen und damit die kopernikanische Theorie zu untermauern.

Sie entschieden sich, die Bahn von -Draconis, einem Stern aus dem Sternbild des Drachen, zu beobachten, der sich in der Breite von London stets über dem Horizont befindet. Die Genauigkeit der Beobachtungen hingen in starkem Maß von der Stabilität der Ausrichtung des Teleskopes ab, das an einem Schornstein montiert war, und der Genauigkeit mit der diese Ausrichtung des Fernrohres bestimmt werden konnte. Zur Bestimmung des Winkels, den das Fernrohrs anzeigte, wurde ein Lot benutzt, das in einer schützenden Hülle untergebracht war, damit sich die Leine des Lotes frei und ohne Störung einstellen konnte.

Die gewonnenen Messergebnisse widersprachen zum Erstaunen der Beobachter den erwarteten Werten. Die parallaktische Verschiebung sollte im März und im September den größten Wert annehmen. Man fand jedoch die größten Werte im Dezember und Juni. Ebenso war eine Verschiebung in nördlicher Richtung vorgesagt worden. Es wurde aber eine südliche Verschiebung gemessen.

Bradley und Molyneux schlossen daraus, dass sie einen anderen Effekt gemessen hatten (Heute weiß man, dass man mit den damaligen Mitteln die Parallaxe sowieso nicht hätte messen können.). Um dieses unerwartete Ergebnis näher zu untersuchen, beschlossen sie mehrere Sterne zu beobachten und die Genauigkeit ihres Teleskops und ihrer Messvorrichtungen zu verbessern.

Mit den neuen Instrumenten konnten schnell Daten gesammelt werden, die die alten Beobachtungen bestätigten. Zu der Interpretation der Beobachtungen wird die Geschichte erzählt, dass Bradley bei einer Segelbootfahrt auf der Themse den richtigen Schlüssel fand. Er beobachtet, dass die Ausrichtung einer Fahne an einem Mast nicht nur von der Richtung und Geschwindigkeit des Windes, sondern auch von der Geschwindigkeit des Bootes abhing. Er schloss daraus, dass ein Beobachter, der sich bewegt, infolge der (zwar großen aber doch) endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes, eine Lichtquelle scheinbar an einem anderen Ort sieht als ein ruhender Beobachter, der die Lichtquelle an dem Punkt registriert. (Abb. 8.2). Ist die Geschwindigkeit des Beobachters und die Lichtgeschwindigkeit , so ist der Winkel , um den die Quelle verschoben erscheint

Abbildung 8.2: Aberration

Abbildung 8.3: Ort einer Lichtquelle aus der Sicht eines bewegten Beobachters

Der Wert der Aberrationskonstanten beträgt ca. Er ergibt sich aus der mittleren Bahngeschwindigkeit der Erde (ca. 29.8 km/s) und der Lichtgeschwindigkeit (c= m/s)

Der Wert von verändert sich über das Jahr, da die Bewegungsrichtung der Erde unterschiedliche Winkel zu der Beobachtungsrichtung Erde-Stern annimmt. Die frühen Beobachtungen von Molyneux und Bradley stellen einen großen Schritt in der Entwicklung der Physik dar, denn sie bedingten

- die Unterstützung des kopernikanischen Weltbildes

- die Verbesserung des Standards der Messgenauigkeit in der Astronomie

- den Beginn der Diskussion über die Ausbreitung von Licht.
Der Ablauf dieser historischen Messungen ist in der folgenden Zusammenfassung dargestellt:

- Die erste Messung fand im Dezember 1725 statt.
- Bis zum Sommer 1727 wurden Daten von -Draconis gesammelt.
- Ab August 1727 konnten die Messungen mit dem verbesserten Gerät fortgesetzt werden.
- Die Interpretation der Ergebnisse durch die Aberration ist durch einen Brief von Bradley an Halley aus dem Januar 1729 verbürgt.
- Molyneux starb 1728, erlebte also die Entschlüsselung der Ergebnisse nicht.
- Die Parallaxe konnte erstmals im Jahr 1838 von Wilhelm Bessel nachgewiesen werden.

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