Odległość do gwiazd. Paralaksa heliocentryczna.

Aby dokładniej zrozumieć temat „Odległość do gwiazd” należy najpierw wyjaśnić kilka pojęć.

GWIAZDA – jest to ogromna kula świecącego gazu wytwarzająca energię podczas reakcji termojądrowych, które zachodzą w jej gorącym wnętrzu

JASNOŚĆ – jest to miara świecenia obiektu astronomicznego

JASNOŚĆ WIDOMA GWIAZDY – jest to taka jasność gwiazdy, którą widzimy

JASNOŚĆ ABSOLUTNA GWIAZDY – jest to wielkość określająca jaką jasność miałaby dana gwiazda, gdyby patrzeć na nią z odległości 10 parseków

ORBITA – jest to droga planety lub innego ciała niebieskiego wokół większego ciała, np. Słońca

PARALAKSA – jest to zjawisko pozornej zmiany położenia obiektu na sferze niebieskiej względem dalszych obiektów, wynikłe ze zmiany miejsca obserwacji, spowodowanej przemieszczeniem się obserwatora. Pojęcie paralaksy funkcjonuje w różnych układach:
- paralaksa dobowa ( nazywana inaczej geocentryczną paralaksą równikową ), związana jest z ruchem obrotowym Ziemi
- paralaksa geocentryczna południkowa, związana jest ze zmianą szerokości geograficznej obserwatora
- paralaksa roczna ( czyli inaczej paralaksa heliocentryczna ), związana jest z ruchem Ziemi po orbicie wokółsłonecznej

W przypadku tematu „Odległość do gwiazd”, określenia odległości gwiazdy od Ziemi można dokonać za pomocą pomiaru paralaksy heliocentrycznej.

PARSEK – jest to jednostka odległości równoważna 3,2616 latom świetlnym

ROK ŚWIETLNY – jest to odległość, którą światło przebywa w czasie jednego roku, równa 94,6 miliarda kilometrów

Gwiazdy znajdują się w różnych odległościach od Ziemi. Ta odległość ma istotny wpływ na ich jasność. Ponieważ, kiedy obserwujemy niebo z powierzchni Ziemi, widzimy gwiazdy słabsze i jaśniejsze. To zróżnicowanie jasności jest spowodowane odległością gwiazd. Im gwiazda znajduje się dalej, tym mniej światła dociera od niej do Ziemi. Bowiem ilość dochodzącego do nas światła jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości. Odległości od gwiazd nie mierzy się w milach czy kilometrach, tylko w czasie, w jakim światło dociera od gwiazdy do Ziemi. Niestety, wyznaczanie odległości gwiazd od Ziemi jest bardzo trudne, dlatego przez bardzo długi czas nikomu nie udało się tego osiągnąć. Dopiero w XIX wieku zostały wykonane pierwsze udane pomiary paralaks. W czasach, kiedy toczył się spór o to, czy teoria geocentryczna czy też heliocentryczna jest prawdziwa, astronomowie mieli świadomość tego, że istnienie przesunięć paralaktycznych wynika z przyjęcia systemu kopernikańskiego.

Jako pierwszy przesunięcie paralaktyczne gwiazd próbował mierzyć Tycho de Brahe. Zaistnienie tego zjawiska mogło być bezpośrednim dowodem teorii heliocentrycznej. Nie uzyskawszy jednak pozytywnych rezultatów uznał on, że hipoteza Kopernika jest nierealna. Jego pomyłka wynikała stąd, że nie zdawał sobie sprawy z ogromnego oddalenia gwiazd, a swoje pomiary prowadził bez użycia lunety.

Dopiero w 1839 roku trzej astronomowie niezależnie od siebie zmierzyli paralaksy gwiazd. Byli to Wilhelm Struve, Friedrich Bessel i Thomas Henderson. Wilhelm Struve w Dorpacie wyznaczył paralaksę Wegi, Friedrich Bessel w Królewcu wyznaczył paralaksę gwiazdy 61 Cyg, a Thomas Henderson w Kapsztadzie paralaksę gwiazdy Alfa Cen.

Początkowo paralaksy gwiazd wyznaczano metodami wizualnymi przy użyciu długoogniskowych instrumentów lub heliometrów. Użycie fotografii spowodowało przełom w tych pomiarach. Jednak współczesne metody umożliwiają mierzenie paralaksy heliocentrycznej dla gwiazd odległych nawet o tysiąc lat świetlnych. Należy jednak zauważyć, że przy dużych odległościach niepewność pomiaru jest spora, sięga bowiem 20%. Do tej pory znamy paralaksy ponad 10 tysięcy gwiazd.

Zasada pomiaru odległości do gwiazd za pomocą paralaksy może być dla nas niezrozumiała, dlatego w bardzo prosty sposób możemy przekonać się na czym polega to zjawisko. Wystarczy spojrzeć na własny palec raz jednym, a następnie drugim okiem. Łatwo jest zauważyć, że za każdym razem patrzyliśmy na palec pod innym kątem. Na tym właśnie polega zjawisko paralaksy.

Określenie odległości gwizdy od Ziemi jest możliwe dzięki zasadzie wyznaczania odległości za pomocą pomiaru paralaksy heliocentrycznej. Jest to pomiar położenia danej gwiazdy na tle gwiazd odległych z dwu przeciwległych położeń na orbicie Ziemi. Czyli pomiaru za pomocą paralaksy heliocentrycznej możemy dokonać dzięki różnemu położeniu Ziemi wokół Słońca.

Można to wytłumaczyć w prosty sposób. Jeśli w danym momencie patrzymy na gwiazdę, to patrzymy na nią z Ziemi pod określonym kątem. Natomiast kiedy za pół roku Ziemia przesunie się na przeciwległy kraniec orbity, to kąt pod którym będziemy patrzyli z Ziemi na gwiazdę będzie inny.

Niestety, paralaksa gwiazd jest bardzo mała, mniejsza od jednej sekundy łuku. Paralaksa równa jednej sekundzie odpowiada odległości jednego parseka, jednostki powszechnie używanej w astronomii, równej około 3,26 lat świetlnych. Najbliższa Słońcu gwiazda Proxima Centauri jest odległa o 1,3 parseka, czyli o ponad 4 lata świetlne.