Aberration de la lumière - Définition
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Description du phénomène
En pratique, le phénomène d'aberration peut être observée pour les étoiles. On observe un mouvement elliptique apparent de celles-ci au cours d'une année. Ce phénomène est dû à la vitesse relative de la Terre sur son orbite par rapport aux étoiles, et ne dépend pas de la distance de l'étoile à la Terre, mais seulement de son angle par rapport à l'écliptique. Il ne doit pas être confondu avec la parallaxe qui est seulement due à un effet de perspective, sensible seulement pour les étoiles assez proches. En outre, les deux phénomènes n'ont pas le même ordre de grandeur, environ 20 secondes d'arc pour l'aberration, contre une seconde d'arc pour la parallaxe des étoiles les plus proches. C'est d'ailleurs cette différence d'ordre de grandeur qui permit la découverte de l'aberration des étoiles près d'un siècle avant celle de leur parallaxe. Du fait de la rotation de la Terre, il existe également un phénomène d'aberration diurne, d'autant plus prononcé que l'observateur est situé proche de l'Équateur. L'amplitude de ce phénomène est cependant bien plus faible, de l'ordre d'une fraction de seconde d'arc.
Le phénomène d'aberration a apporté une confirmation supplémentaire au modèle copernicien. Il a permis également de montrer que la vitesse de la lumière émise par toutes les étoiles était bien la même, ne dépendait ni de l'étoile ni de sa luminosité, et était identique à celle émise par le Soleil. Ainsi il a été possible d'estimer plus précisément cette vitesse, de manière cohérente avec la première estimation faite par Rømer une cinquante d'années auparavant. À l'époque, les incertitudes sur la taille du système solaire ne permettaient pas de connaître avec précision la taille de l'orbite de la Terre et par suite sa vitesse le long de son orbite, ce qui empêchait une mesure précise de la vitesse de la lumière.
Une conséquence surprenante du phénomène d'aberration est qu'un observateur fortement accéléré atteignant une vitesse proche de celle de la lumière verrait la quasi totalité des objets situés devant lui projetés vers une direction apparente très proche de la direction vers laquelle il se dirige, lui donnant l'impression erronée qu'il est en train de s'éloigner de la direction vers laquelle il se déplace. Ce phénomène permet ainsi à un observateur au mouvement très rapide de voir vers l'avant des objets en fait situés derrière lui.
Calcul relativiste
Le calcul précédent est valide dans le cas où v représente une vitesse faible devant celle de la lumière. C'est le phénomène d'aberration classique, comme par exemple la variation de la direction apparente du vent en fonction de la vitesse et la direction d'un voilier. Pour la lumière, le calcul précédent n'est pas tout à fait exact, puisque le vecteur
La différence avec la formule classique est imperceptible dans le cas de la Terre.
