Parallax – definition, metoder och betydelse i astronomi
Parallax – förstå definition, metoder och betydelse i astronomi. Lär dig hur vinklar och satelliter som Hipparcos/Gaia mäter stjärnavstånd och bygger kosmiska avståndsstegen.
Parallax är den upplevda lägesförändringen hos ett objekt sett från två olika platser. I grund och botten är parallax ett geometriskt fenomen: när betraktaren byter position verkar föremålet förskjutas i förhållande till avlägsna bakgrundsobjekt.
Typer av parallax och användningsområden
Inom astronomin används flera varianter av parallax för att bestämma avstånd:
- Årlig parallax – den viktigaste metoden för att mäta avstånd till stjärnor utanför solsystemet. Den bygger på att man observerar en stjärnas skenbara förskjutning under jordens omlopp runt solen.
- Diurnal parallax – förskjutning som uppstår när observationspunkten flyttas på grund av jordens rotation (viktig för nära kroppar som månen och vissa planeter).
- Solparallax – vinkeln som jordens radie subtenderar från solens eller en planets synvinkel; historiskt viktig vid bestämning av astronomiska enheter.
- Radio- och laserparallax – med tekniker som VLBI (Very Long Baseline Interferometry) och radar kan man mäta mycket små vinklar och därigenom noggrant bestämma avstånd till vissa källor.
Hur parallax mäts i astronomin
Astronomer använder parallaxprincipen för att mäta avståndet till himmelsobjekt, inklusive månen, solen och stjärnor utanför solsystemet. Observationer görs vid olika tidpunkter på året. Eftersom jordens bana är väl känd går det att bestämma baslinjen (vanligtvis 2 AU, d.v.s. avståndet mellan jordens positioner sex månader emellan) och mäta vinkeln mellan siktlinjerna till stjärnan.
Den parallaxvinkel som ofta anges i stjärnkataloger är halvskiftet (den så kallade årliga parallaxen p), det vill säga vinkeln mellan siktlinjen vid ett tillfälle och siktlinjen när jorden har förflyttat sig en halvt omlopp. Den mäts gentemot avlägsna bakgrundsstjärnor och korrigeras för proper motion, aberration och atmosfäriska effekter.
Matematik och parsec
Parallax mäts som vinkeln mellan två observationslinjer. Från triangeln beräknas avståndet med hjälp av trigonometri. Ett praktiskt mått som används inom astronomin är parsec, definierad så att en stjärna med parallaxvinkel 1 bågsekund (1") ligger på avståndet 1 parsec. I enklare form: d (i parsec) = 1 / p (i bågsekunder). En parsec motsvarar ungefär 3,26 ljusår.
Observera att den användbara räckvidden för parallaxbestämning beror på instrumentens vinkelnoggrannhet. Ju mindre vinkeln som går att mäta, desto större avstånd kan bestämmas.
Begränsningar och felkällor
- Instrumentprecision: Noggrannheten i vinkelmätning avgör hur långt bort man kan mäta med parallax. Atmosfärisk turbulens begränsade tidigare markbaserade mätningar.
- Systematiska fel: Fel i referensramen, kataloger för bakgrundsstjärnor eller i kalibrering kan ge systematiska förskjutningar.
- Stjärnans egen rörelse: Proper motion måste separeras från parallaxförskjutningen genom observationer över flera år.
- För mycket avlägsna objekt: Om objektet ligger så långt bort att parallaxvinkeln blir mindre än mätosäkerheten, kan man inte få en tillförlitlig parallax. Gränsen beror därför på mätinstrumentet — före rymdmissioner var gränsen ofta några tiotals parsec; Hipparcos förlängde den till hundratals parsec för många stjärnor; moderna rymdteleskop som Gaia (rymdsonden) når microbågvinkelprecision och sträcker sig till tusentals parsec för ljusstarka stjärnor.
Historik och moderna uppdrag
Den första precisa mätningen av stjärnparallax är ett viktigt historiskt skede i astronomin (Friedrich Bessels mätning av 61 Cygni 1838 ofta omnämnd). Mellan 1989 och 1993 gjorde Hipparcos-satelliten mätningar av över 100 000 närliggande stjärnor och förbättrade i hög grad stjärnornas positions- och parallaxdata. Gaia (rymdsonden) är avsedd att göra liknande mätningar av omkring en miljard stjärnor med mycket högre precision och därigenom kartlägga Vintergatans tredimensionella struktur.
Parallaxens roll i den kosmiska distansstegen
Parallaxmetoden är den mest direkta och geometriska metoden för att bestämma astronomiska avstånd och utgör fundamentet i den kosmiska distansstegen. Genom att kalibrera ljusstyrkan hos standardljuskällor (t.ex. Cepheider och RR Lyrae-stjärnor) med hjälp av parallax kan astronomer sedan använda dessa standarder för att mäta mycket större avstånd där parallaxen är för liten att direkt mäta.
Parallax i vardagen och biologi
Många djur, inklusive människor, har två ögon som ger djupseende; detta kallas stereopsis. Eftersom de två ögonen är placerade på olika ställen på huvudet ger detta grunden för en automatisk känsla av avstånd. Vi uppfattar detta som en normal tredimensionell scen. Parallax används också i fotografi, vr/AR, kartografi och i tekniker för djupberäkning i datorseende.
Sammanfattning
Parallax är ett enkelt men kraftfullt geometriskt verktyg för att mäta avstånd. Inom astronomin är årlig parallax den enda direkta metoden för att bestämma avstånd till enstaka stjärnor utanför solsystemet, och den utgör grunden för att kalibrera andra metoder i den kosmiska distansstegen. Med tekniska framsteg — från markbaserade mätningar till rymdmissioner som Hipparcos och Gaia och radiointerferometri — har parallaxprecisionen förbättrats dramatiskt, vilket ger allt mer detaljerade tredimensionella kartor av vår himmel.
Ett exempel på parallax av ett objekt mot en avlägsen bakgrund på grund av en förändring av platsen. När objektet betraktas från "utsiktspunkt A" verkar det ligga framför den blå kvadraten. När man ändrar synvinkel till "synvinkel B" verkar objektet ha flyttats framför den röda kvadraten.
Frågor och svar
F: Vad är parallax?
S: Parallax är den upplevda förändringen i positionen för ett objekt sett från två olika platser. Den mäts genom vinkeln mellan två observationslinjer och kan användas för att bestämma avstånd.
F: Hur används parallax inom astronomin?
S: Inom astronomin är årlig parallax det enda direkta sättet att mäta avståndet till stjärnor utanför solsystemet. Astronomer använder parallaxprincipen för att mäta avståndet till himmelsobjekt, inklusive månen, solen och stjärnor utanför solsystemet.
F: Hur beräknar man avstånd med hjälp av parallax?
S: Astronomiska positionsmätningar görs vid olika tider på året. Eftersom jordens bana är exakt känd kan avståndet från position 1 till position 2 beräknas. Vinkeln från horisonten till objektet kan mätas exakt, vilket ger en triangel vars baslinje och vinklar är exakt kända. Utifrån denna triangel kan trigonometri användas för att beräkna avstånd uttryckt i parsec.
F: Finns det några begränsningar när man använder parallax för att mäta avlägsna objekt?
S: Ja, det misslyckas med objekt som är så avlägsna att jordens omloppsbana är för liten för att få en tillräckligt stor parallaxvinkel för exakta mätningar - ungefär 100 ljusår bort eller mer. Andra metoder har uppfunnits, men ingen av dem är lika noggrann som parallax för relativt närliggande objekt.
F: Vilken satellit användes 1989-1993 för att mäta närliggande stjärnor?
S: Satelliten Hipparcos användes under denna period för att göra mätningar av över 100 000 närliggande stjärnor.
F: Vilken rymdsatellit kommer att göra liknande mätningar som Hipparcos gjorde? S: Gaia (rymdsatellit) kommer att göra liknande mätningar av ungefär en miljard stjärnor.
Sök