In astronomia, l’aberrazione della luce è uno spostamento nella posizione apparente di un oggetto causato dal movimento relativo dell’oggetto e dell’osservatore. L’aberrazione della luce è significativa solo su scale molto grandi e influenza le posizioni percepite di stelle e pianeti per gli osservatori sulla Terra. Lo spostamento apparente delle stelle risulta dal moto della Terra intorno al Sole e dalla sua rotazione.
L’aberrazione della luce è stata scoperta nel 17° secolo, quando sono stati fatti tentativi per misurare le distanze dalla Terra a varie stelle usando la parallasse, un concetto che descrive come la posizione di un oggetto sembra cambiare quando osservata da luoghi diversi. L’idea era che la posizione apparente di una stella dovesse cambiare durante l’anno mentre la Terra orbita attorno al Sole. Se l’esatta posizione della stella nel cielo è stata controllata in una data data, quindi controllata di nuovo sei mesi dopo, quando la Terra era opposta alla sua posizione rispetto a quando è stata presa la prima misurazione, questo ha fornito due misurazioni separate dal diametro dell’orbita terrestre – una distanza di circa 186,000,000 di miglia (300,000,000 di km). Questo è stato ritenuto sufficiente per ottenere un valore di parallasse e quindi calcolare la distanza della stella utilizzando la trigonometria.
Sono state fatte una serie di misurazioni, ma i risultati sono stati sconcertanti. Il più grande spostamento apparente della stella osservata avrebbe dovuto essere trovato tra osservazioni a distanza di sei mesi, quando le posizioni delle osservazioni erano più distanti. Gli spostamenti effettivi, tuttavia, seguivano uno schema completamente diverso e chiaramente non erano dovuti alla parallasse. La stella polare, Polaris, per esempio, è stata trovata seguire un percorso approssimativamente circolare, con un diametro di circa 40 secondi d’arco (40”), un secondo d’arco è 1/3,600 di grado. Lo spostamento di parallasse si verifica, ma è molto piccolo, anche per le stelle più vicine, e non sarebbe stato misurabile utilizzando gli strumenti disponibili in quel momento.
Il mistero fu risolto da James Bradley, l’astronomo reale britannico, nel 1729. Scoprì che gli spostamenti osservati nella posizione di una stella erano dovuti alla velocità della Terra e non alla sua posizione rispetto alla stella. La luce della stella impiega tempo per raggiungere la Terra e poiché la Terra si sta muovendo, la luce stellare sembra provenire da un punto leggermente spostato dalla posizione reale della stella, nella direzione del movimento. Gli spostamenti maggiori si osservano quando il moto della Terra è perpendicolare alla direzione della luce stellare. Lo stesso fenomeno si può osservare con la pioggia che cade verticalmente; a un osservatore in movimento, ad esempio in un treno o in un autobus, la pioggia sembra cadere diagonalmente da un punto di origine davanti all’osservatore nella direzione del movimento.
Il calcolo di Bradley, utilizzando la velocità della luce e la velocità del moto della Terra attorno al Sole, indicava uno spostamento massimo di circa 20 pollici su entrambi i lati della posizione reale per la Polare. Ciò ha dato una variazione complessiva di circa 40” nell’arco dell’anno, in accordo con le osservazioni. Nel calcolare l’aberrazione della luce, gli astronomi moderni devono tenere conto degli effetti della relatività, ma nella maggior parte dei casi il calcolo classico è adeguato.
Gli spostamenti stagionali nelle posizioni delle stelle sono noti come aberrazione annuale o aberrazione stellare e la vera posizione della stella è chiamata posizione geometrica. Spostamenti più piccoli derivano dalla rotazione della Terra; questo è noto come aberrazione diurna. Aberrazione secolare è il termine usato per descrivere l’aberrazione astronomica causata dal movimento del sistema solare all’interno della galassia; sebbene abbia un effetto sulle posizioni apparenti di stelle molto lontane e di altre galassie, è molto piccolo e di solito non viene preso in considerazione. Nel calcolo dell’aberrazione stellare, è necessario considerare solo il moto della Terra; tuttavia, l’aberrazione planetaria – che influenza le posizioni apparenti dei pianeti – risulta dal movimento sia della Terra che dei pianeti, quindi entrambi devono essere inclusi per calcolare il valore corretto.