8月日全食或验证百年前爱丁顿著名观测:检验相对论

[ 录入者:zhangms | 时间:2017-07-29 08:25:58 | 作者:晨风 | 来源:新浪科技 | 浏览:828次 ]

即将在8月21日上演的日全食可不仅仅只是一场简单的美国追日之旅。它还可以是一次绝佳的机会,可以被用来亲自重现20世纪最著名的实验之一。当时,英国物理学家亚瑟·艾丁顿通过一次日全食观测证明恒星光线在时空中的弯曲现象,从而证明爱因斯坦的相对论是正确的

新浪科技讯 北京时间7月28日消息,据国外媒体报道,对于一些观星者而言,即将在8月21日上演的日全食可不仅仅只是一场简单的美国追日之旅。它还可以是一次绝佳的机会,可以被用来亲自重现20世纪最著名的实验之一。当时,英国物理学家亚瑟·艾丁顿(Arthur Eddington)通过一次日全食成功证明了恒星光线在时空中的弯曲现象,从而证明爱因斯坦的相对论是正确的。

业余天文爱好者唐·布伦斯(Don Bruns)正是打算去重现这一观测实验的人之一。他说:“我大约在两年多以前就有了这样的想法。我当时在想,这种想法别人肯定早就做过了。”但是出乎他预料的是,搜索结果显示,自从1973年之后还真的就没有人做过这种事。当年的6月30日,美国德克萨斯大学的一个观测组前往非洲国家毛里塔尼亚进行了一次日食观测并进行了相应实验。

但是不幸的是当时那个观测团队在现场遇到技术问题,因此并未能以更高的精度重现艾丁顿当年的观测结果。在那之前也有其他团队进行了尝试,比如1952年2月25日,美国国家地理学会曾经资助进行了一次这样的观测。

在1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论学说,在该理论中首次提出,在宇宙大质量天体附近,光线将在引力场作用下发生弯曲。数年之后,检验这一理论的机会出现了——1919年5月29日将发生一次日全食。

为了抓住这次难得的机会,艾丁顿迅速组织一个前往非洲的观测小队,目的是测量当日全食发生而天空全暗时,太阳附近的恒星位置究竟是否发生了变化。艾丁顿另外还派遣一个小队前往南美洲的巴西,并且约定两个小组在同一时间进行观测,结果显示观测到的太阳周围的恒星位置的确与星表中的标准位置相比发生了轻微偏离,并且偏离值与爱因斯坦理论的计算值(1.75角秒)相吻合。这一观测结果强有力地证明了爱因斯坦的理论是正确的。

但是后来有分析表明,当年艾丁顿测定的观测数据并非如他当时所认定的那样精确。这也是布伦斯这样的人希望能够重复艾丁顿那样的测量工作的基本动机之一。

他说:“所有这些实验,最好的精度下误差率或许也有10%左右,这是很高的。我想我可以尝试将误差率控制到2%以下。更加现代化的设备,再加上更为精确的测量手段将有助于在重复艾丁顿实验时尝试提升其精度水平。”

布伦斯正在为即将到来的观测计划做着准备:他打算去海拔高一些的美国怀俄明州进行观测,那里晴天出现的概率要比其他地方高一些。另外,为了确保观测时自己的望远镜精度水平达到要求,他还计划在观测点临时浇筑一块水泥底座。他说:“我们有一些速干水泥。”另外,浇筑水泥底座也有助于让望远镜的三脚架保持水平方向站立。

布伦斯并非一个人。理查德·巴里(Richard Berry)是《天文学杂志》的前主编,他这次计划用自己家里的私人天文台重复艾丁顿的实验,他家位于美国俄勒冈州。

他说:“我正在和波特兰社区大学的托比一起合作,另外还有4个物理系的学生会过来和我们一起做这件事。到时候托比将会去俄勒冈的海边,一位学生会在俄勒冈州的东部,而我家正好处在这次日全食的本影区,我和另外一两位学生会在我家拍摄照片,争取重复艾丁顿的实验。”

巴里此前曾经拍摄过太阳日冕的分光图像,但是这次的实验难度要大一些,因为要做对比的话,你首先需要拍摄太阳到时候所在位置上,在太阳不在时的恒星背景图像,从而与日全食发生时拍摄的太阳附近恒星位置做比对。但这样一来你就必须能够非常精确地判断太阳发生日全食时在天空中所处的位置。

重复这项实验还有其他更多的延伸价值。美国加州森诺玛州立大学的科学课程顾问罗纳特·帕克(Rohnert Park)表示:“这对于吸引民众对于科学的关注将具有很好的意义。”他们已经建立了一个专门的网站用于向民众解释普通天文爱好者参与这些观测的方式方法,以及他们需要什么样的工具与设备来进行观测。

布莱德利·施莱弗(Bradley Schaefer)是美国路易斯安纳州立大学的天文学教授,他详细阐明了要想充分利用现代技术设备重复爱丁顿的实验所需要注意的事项。在施莱弗的网站上,他写道,一个业余爱好者完全有可能利用从商店里能够买到的设备进行精度超越一个世纪之前爱丁顿所做的那项实验的观测。施莱弗之所以将这些贴在网站上,是希望能够有更多人参与进来,因为更多观测数据将更有利于取得更加精确的结果。如果真是那样,那么业余爱好者们的这些努力将有机会为专业天文学家的工作做出贡献和帮助。

但即便你并不打算在其中掺杂过多的科学内容,仅仅欣赏日全食也将是美事一桩,甚至你根本也不需要什么高价的设备,你需要的只不过是用自己的眼睛和内心去欣赏就可以了。

提示:必须注意的是:绝对不能用眼睛直接观察太阳!即便已经有一部分日面被月球阴影遮挡也不能,那样做可能会导致严重的眼睛损伤甚至失明!(晨风)

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