En astronomie, l’aberration de la lumière est un décalage de la position apparente d’un objet causé par le mouvement relatif de l’objet et de l’observateur. L’aberration de la lumière n’est significative qu’à très grande échelle et affecte les positions perçues des étoiles et des planètes pour les observateurs sur Terre. Le déplacement apparent des étoiles résulte du mouvement de la Terre autour du Soleil et de sa rotation.
L’aberration de la lumière a été découverte au 17ème siècle, lorsque des tentatives ont été faites pour mesurer les distances de la Terre à diverses étoiles en utilisant la parallaxe – un concept qui décrit comment la position d’un objet semble changer lorsqu’il est observé à partir de différents endroits. L’idée était que la position apparente d’une étoile devrait changer tout au long de l’année lorsque la Terre orbite autour du Soleil. Si la position exacte de l’étoile dans le ciel était vérifiée à une date donnée, puis vérifiée à nouveau six mois plus tard, alors que la Terre était à l’opposé de sa position depuis la première mesure, cela donnait deux mesures séparées par le diamètre de l’orbite terrestre — une distance d’environ 186,000,000 300,000,000 XNUMX miles (XNUMX XNUMX XNUMX km). Cela a été jugé suffisant pour obtenir une valeur de parallaxe et ainsi calculer la distance de l’étoile à l’aide de la trigonométrie.
Un certain nombre de mesures ont été faites, mais les résultats étaient déroutants. Le plus grand déplacement apparent de l’étoile observée aurait dû être trouvé entre des observations à six mois d’intervalle, lorsque les emplacements des observations étaient les plus éloignés. Les déplacements réels, cependant, suivaient un schéma complètement différent et n’étaient clairement pas dus à la parallaxe. L’étoile polaire, Polaris, par exemple, suivait une trajectoire à peu près circulaire, avec un diamètre d’environ 40 secondes d’arc (40″), une seconde d’arc étant de 1/3,600 XNUMX de degré. Le déplacement de parallaxe se produit, mais il est très faible, même pour les étoiles les plus proches, et n’aurait pas été mesurable avec les instruments disponibles à l’époque.
Le mystère a été résolu par James Bradley, l’astronome royal britannique, en 1729. Il a découvert que les changements observés dans la position d’une étoile étaient dus à la vitesse de la Terre, et non à sa position par rapport à l’étoile. La lumière de l’étoile met du temps à atteindre la Terre et parce que la Terre est en mouvement, la lumière de l’étoile semble provenir d’un point légèrement décalé par rapport à la position réelle de l’étoile, dans la direction du mouvement. Les plus grands déplacements sont observés lorsque le mouvement de la Terre est perpendiculaire à la direction de la lumière des étoiles. Le même phénomène peut être observé avec la pluie tombant verticalement ; pour un observateur en mouvement – par exemple, dans un train ou un bus – la pluie semble tomber en diagonale à partir d’un point d’origine devant l’observateur dans la direction du mouvement.
Le calcul de Bradley, utilisant la vitesse de la lumière et la vitesse du mouvement de la Terre autour du Soleil, a indiqué un déplacement maximum d’environ 20 pouces de chaque côté de la position réelle de Polaris. Cela a donné une variation globale d’environ 40” sur l’année, en accord avec les observations. En calculant l’aberration de la lumière, les astronomes modernes doivent prendre en compte les effets de la relativité, mais dans la plupart des cas, le calcul classique est adéquat.
Les changements saisonniers des positions des étoiles sont connus sous le nom d’aberration annuelle ou d’aberration stellaire, et la vraie position de l’étoile est appelée sa position géométrique. De plus petits déplacements résultent de la rotation de la Terre ; c’est ce qu’on appelle l’aberration diurne. L’aberration séculaire est le terme utilisé pour décrire l’aberration astronomique causée par le mouvement du système solaire dans la galaxie ; bien qu’il ait un effet sur les positions apparentes d’étoiles très éloignées et d’autres galaxies, il est très faible et n’est généralement pas pris en compte. Dans le calcul de l’aberration stellaire, seul le mouvement de la Terre doit être pris en compte ; cependant, l’aberration planétaire – qui affecte les positions apparentes des planètes – résulte du mouvement de la Terre et des planètes, donc les deux doivent être inclus pour calculer la valeur correcte.