Paralaksas: apibrėžimas, astronominis atstumų matavimas ir stereopsė

Paralaksas - tai suvokiamas objekto padėties pokytis, kai į jį žiūrima iš dviejų skirtingų vietų. Tai paprastas erdvinio poslinkio efektas: stebėtojas mato, kad artimesnis objektas atrodo pasislinkęs labiau nei tolimesnis, kai keičiasi stebėjimo vieta.

Astronominis paralaksas

Astronomijoje metinis paralaksas yra vienintelis tiesioginis būdas išmatuoti atstumą iki žvaigždžių, esančių už Saulės sistemos ribų. Iš esmės paralaksas yra suvokiamas poslinkio reiškinys, kuris atsiranda, kai į objektą žiūrima iš skirtingų padėčių. Astronominiame kontekste metinis (arba žvaigždinis) paralaksas gaunamas matuojant žvaigždės atžvilgiu pastovaus fono poslinkį, kai Žemė per metus nukeliauja aplink Saulę.

Paralaksas matuojamas kampu tarp dviejų stebėjimo linijų. Dažniausiai kalbama apie pusę bendro žvaigždės poslinkio, t. y. kampą, kurį sudaro žvaigždė, Saulė ir Žemės vidutinė atstumo iki Saulės linija (1 AU). Artimų objektų paralaksas yra didesnis nei tolimesnių objektų, kai jie stebimi iš vienodų pozicijų, todėl paralaksas gali būti naudojamas atstumams nustatyti.

Matematika ir vienetai

Astronomijoje dažnai taikoma trikampio geometrija: žinant bazinę liniją (žemės–Saulės atstumas, 1 AU) ir išmatuotą parakso kampą, galima apskaičiuoti atstumą iki žvaigždės trigonometriniu būdu. Praktinis santykis, naudojamas paralaksui, yra:

• Jei parakso kampas p matuojamas sekundėmis (arcseconds), atstumas d parsekais (pc) apskaičiuojamas taip: d = 1 / p.
• 1 parsekas ≈ 3.26156 šviesmečių.

Todėl, pavyzdžiui, žvaigždė su paralaksu 0,1" yra už 10 pc (≈32,6 ly), o paralaksas 0,01" atitinka 100 pc (≈326 ly). Maži parakso kampai reikalauja didelio kampinio matavimo tikslumo.

Ribos, tikslumas ir kosminės misijos

Šis metodas tampa neveiksmingu, kai objektai yra taip toli, kad Žemės bazinė linija (1 AU) sukelia pernelyg mažą paralakso kampą, kurio negalima patikimai išmatuoti. Priklausomai nuo instrumentų, ribos skiriasi: prieš kosmines misijas daugelyje atvejų patikimi matavimai siekė keletą dešimčių–šimtų parsekų (~šimtų šviesmečių), tačiau reikšmingai priklausė nuo kampinio tikslumo.

1989–1993 m. "Hipparcos" palydovas atliko daugiau kaip 100 000 artimųjų žvaigždžių matavimus ir žymiai pagerino paralaksų tikslumą (Hipparcos tipinis tiksimumas buvo maždaug milisekundės dydžio kampas — mas). Daug mažesnius kampus matuoti pradėjo "Gaia" (kosminis aparatas), kuri siekia atlikti maždaug milijardo žvaigždžių matavimus su mikrosiekundiniais parakso tikslumais ryškiausiems objektams. Tokie palydovai išplečia tiesioginio paralakso taikymo ribas į tūkstančius parsekų ir leidžia kurti patikimas atstumo lenteles bei calibracijas kitiems atstumo matavimo metodams.

Kiti paralakso tipai ir klarifikacijos

Astronomai naudoja paralakso principą ne tik žvaigždėms: matavimams taikomi ir Mėnuliui, Saulės atstumo nustatymui (saulės paralaksa), planetoms bei asteroidams. Čia terminas "paralaksas" reiškia kampą tarp dviejų matymo linijų į taikinį. Yra ir trumpalaikis (diurninis) paralaksas — poslinkis dėl Žemės pasukimo aplink savo ašį, svarbus arti esančių objektų (pvz., Mėnuliui).

Reikia atskirti paralaksą nuo žvaigždžių savųjų judesių (proper motion). Paralaksas yra periodinis, atitinkantis Žemės orbitą, o savasis judėjimas — pastovus poslinkis dangaus skliaute per ilgą laiką. Abi informacijos derinys leidžia tiksliai nustatyti ir atstumą, ir žvaigždžių judėjimą mūsų aplinkoje.

Panaudojimas praktikoje

Paralaksas sudaro vieną iš pagrindinių pakopų kosminių atstumų kopėčioms: tiesiogiai išmatuoti atstumai iki artimiausių žvaigždžių naudojami kaip atskaitos taškai, kurių pagalba calibravimas atliekamas fotometriniams ir spektroskopiniams atstumo metodams (pvz., standartinių žvakių metodams). Tiesioginiai paralakso matavimai taip pat reikalingi astrometrijai, exoplanetų atradimui per žvaigždžių pozicijų svyravimus ir navigacijai kosmose.

Stereopsė ir biologinė reikšmė

Daugelis gyvūnų, tarp jų ir žmonės, turi dvi akis, kurios suvokia gylį; tai vadinama stereopsis. Kadangi abi akys yra skirtingose galvos vietose, kiekviena akis gauna šiek tiek kitokį vaizdą — šis skirtumas vadinamas binokuline disparacija. Smegenys apdoroja šią informaciją ir taip automatiškai suvokiame atstumą bei gylį. Tai suvokiame kaip įprastą trimatę sceną.

Stereopsė yra ypač veiksminga arti esančioms scenoms — žmogaus tarpakisčio (interocular) atstumas (~6–7 cm) suteikia gerą gylio informaciją iki kelių metrų. Toliau esantys objektai turi per mažą disparaciją, todėl gylį nustatome kitais būdais: monoculinėmis nuorodomis (perspektyva, užtemimai, šešėliai), judesio paralaksa (kai judame, artimi objektai juda sparčiau nei tolimesni) ir pažinimo pagrindu.

Santrauka: paralaksas yra fundamentali geometrinė priemonė atstumams nustatyti tiek kasdieniame suvokime (stereopsė), tiek astronomijoje (trigonometrija ir kosminės misijos). Kosminiai teleskopai ir palydovai, tokie kaip Hipparcos ir Gaia, ženkliai pratęsė ir pagerino paralakso taikymo ribas, leisdami tiksliau matuoti atstumus ir kurti patikimą kosminių atstumų sistemą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra paralaksas?

K: Kaip paralaxas naudojamas astronomijoje?

Klausimas: Kaip apskaičiuoti atstumą naudojant paralaksą?

Klausimas: Ar yra kokių nors apribojimų naudojant paralaksą tolimiems objektams matuoti?

Klausimas: Koks palydovas buvo naudojamas 1989-1993 m. artimoms žvaigždėms matuoti?

Paieška pagal raidę