Ludzie spoglądają na rozgwieżdżone niebo w sposób przypominający podziwianie zza szyby niedostępnej wystawy w muzeum. Dotknąć nie można, ale obejrzeć - zawsze! Do gwiazd jest tak daleko, że zawsze będą one dla nas nieosiągalne. Poprzednio opisałem sposoby pomiarów odległości do Księżyca, Słońca i bliskich planet. Można to zrobić, nie opuszczając Ziemi, a zastosowane metody są proste i znane od dawna. Pierwsze pomiary paralaks zostały wykonane dopiero w XIX wieku, ale podziwiam ludzi z dawnych epok, którzy równie wspaniale radzili sobie z opisywaniem otaczającego ich świata. A jak zmierzyć odległości do bliskich gwiazd, które są miliony razy dalej?
Wiemy już, że metoda paralaktyczna wymaga określenia tzw. bazy. Jest to możliwie długi odcinek w kierunku prostopadłym do kierunku na badany obiekt. Długość takiego odcinka musi być znana, a pomiar będzie tym dokładniejszy, im dłuższa jest wybrana baza. W tym przypadku potrzebna jest baza znacznie przekraczająca rozmiary Ziemi, ale skoro obliczyliśmy już odległość Ziemi od Słońca, to właśnie ją możemy wykorzystać jako bazę do dalszych pomiarów. Przecież średnica orbity Ziemi w jej rocznym ruchu wokół Słońca jest wystarczająco długim odcinkiem w przestrzeni! Następnie wystarczy dokładnie zmierzyć kąt α i do obliczenia szukanej odległości skorzystać ze znanych funkcji trygonometrycznych.
Najlepiej przekonać się, na czym polega zjawisko paralaksy, patrząc na własny palec raz prawym, raz lewym okiem. Podobnie w celu zmierzenia odległości do bliskiej gwiazdy, należy zmierzyć kąt 2α, o jaki pozornie przesuwa się gwiazda widoczna z dwu różnych punktów, czyli tzw. paralaksę heliocentryczną. Trzeba tylko odczekać pół roku, ażeby Ziemia przemieściła się o tę odległość. Bliską gwiazdę widzimy na tle gwiazd dalszych, które wydają się nie zmieniać swego położenia na ziemskim niebie. Jednak pomiary takie wymagają niezwykłej precyzji, a zaznaczony na rysunku kąt α dla najbliższej gwiazdy Proxima Centauri wynosi zaledwie 0, 76’’.
Paralaksa równa jednej sekundzie odpowiada odległości jednego parseka, a 1pc jest to odległość, z której odcinek Ziemia - Słońce jest widoczny pod kątem 1’’. Wiemy już, że odległość, jaką światło przebywa w ciągu roku, nazywamy rokiem świetlnym, warto więc zapamiętać przelicznik: 1pc = 3, 26 lś. Np. najbliższa gwiazda Proxima Centauri jest odległa o 1,3 parseka, czyli ponad 4 lata świetlne. Średnią odległość Ziemi od Słońca nazwano jednostką astronomiczną (1AU) i wynosi ona „zaledwie” 150 milionów kilometrów, czyli niewiele ponad 0 pc. Rozumiemy teraz, że odległość z Ziemi do Słońca jest z kosmosu wprost niezauważalna!
Metodą paralaktyczną wyznaczono odległości do kilkudziesięciu tysięcy najbliższych gwiazd. Dzisiaj można mierzyć paralaksę heliocentryczną dla gwiazd odległych nawet o tysiąc lat świetlnych, ale przy dużych odległościach błąd pomiaru zaczyna przekraczać rozsądne granice. Dlatego odległości do gwiazd dalekich oraz do bliskich galaktyk wyznacza się metodą obserwowania tzw. cefeid lub mierzenia jasności gwiazd supernowych. Odległości do jeszcze dalszych galaktyk ocenia się na podstawie prawa Hubble’a, w którym pomiar szybkości opiera się na optycznym efekcie Dopplera.
Ciepła wiosna sprzyja obserwowaniu planet i gwiazd. Pamiętajmy jednak o znacznych różnicach odległości między nimi, bowiem nasz słoneczny świat planet jest zaledwie pyłkiem na olbrzymiej gwiezdnej pustyni. Patrząc w niebo, aż trudno w to uwierzyć, prawda? Wszystkie świecące kropki wydają się być przecież równo odległe.
Czytelnikom dziękuję za propozycje tematów do niniejszej rubryki, a dzisiejszy tekst jest właśnie odpowiedzią na Wasze oczekiwania. Serdecznie dziękuję za wszystkie listy i e-maile.