Звездный свет: параллельны ли лучи, которые мы видим здесь, на Земле?

Параллельны ли лучи света, испускаемые звездами, воспринимаемые глазом здесь, на Земле?

Двигаются ли они по прямой линии от звезды к глазу, никогда не пересекаясь и на равном расстоянии?

Они извиваются и пересекаются, когда движутся в пространстве?

Встречаются ли лучи в какой-либо точке сетчатки глаза?

Предполагая, что звезда находится довольно далеко, кажется разумным предположить, что они прошли миллионы миль, не будучи параллельными.

Я быстро упомяну, что, хотя лучевая оптика является чрезвычайно полезным приближением, потому что она проста и удобна, когда ее доводят до предела, она ломается. Возможно, было бы лучше думать о свете звезды как о серии фотонов, а каждый из них — как о волне, которая полностью заполняет апертуру телескопа или зрачок глаза. Действительно, есть вещи, которые могут немного искажать волновой фронт в космосе, но когда он достигает нашей атмосферы, он искажается гораздо сильнее.
Это искажение воспринимается как астрономическое видение или «мерцание», потому что оно постоянно меняется.
Встретятся ли лучи из удаленной точки в одной и той же точке на вашей сетчатке, зависит от того, насколько хорошо ваши глаза способны фокусироваться. Я могу точно сказать вам, что они не встречаются ни в одной точке моей сетчатки, если только я не смотрю на звезду через какую-нибудь корректирующую оптику.
Математически параллельно? Нет. Сделай тригонометрию. Предположим, что пространство-время плоское (но подробнее об этом см. ответы ниже) и предположим равнобедренный треугольник, основанием которого является расстояние между вашими глазами (или расстояние между вашим глазом и моим глазом — зависит от того, что именно вы представляете). спрашивая) и чья высота есть расстояние до звезды. Угол между двумя сторонами будет чертовски невероятно близок к нулю; но на самом деле он не будет равен нулю.

Ответы (3)

Лучи света путешествуют по вещам, называемым геодезическими в пространстве-времени (в частности, они путешествуют по определенному классу геодезических, называемых «нулевыми геодезическими»).

Если пространство-время плоское , что будет иметь место при отсутствии гравитации, то эти геодезические будут просто прямыми линиями, как мы обычно о них думаем, и поэтому да, лучи света в этом случае движутся по прямым линиям.

Но существует гравитация, и поэтому пространство-время не плоское. Это означает, что на самом деле больше нет определения «прямой линии»: геодезические — лучшее, что у нас есть (поэтому они называются геодезическими, а не прямыми линиями).

Но в очень многих случаях отклонение, вызванное неплоскостностью пространства-времени, довольно мало: например, можно увидеть разницу в видимом положении звезд, если свет от них проходит близко к Солнцу, но это небольшое отклонение.

В некоторых случаях — если свет проходит близко к очень массивным объектам, отклонение может быть очень большим (а на самом деле, если объект достаточно массивный, оно может быть сколь угодно большим).

Общий эффект движения света по геодезическим линиям, которые плохо аппроксимируются прямыми линиями, называется «гравитационным линзированием», и теперь это хорошо подтвержденный факт, который используется на практике для обнаружения таких вещей, как экзопланеты (удивительно, но в данном случае это линзирование). света от звезд наблюдаемой планетой , что просто удивительно.)

Итак, краткий ответ: да, почти всегда, но иногда и вовсе нет!

Свет будет двигаться по прямой через четырехмерный пространственно-временной континуум. Он не качается и отклоняется только под действием силы тяжести. Свет от далеких звезд достигает нас более или менее параллельно из-за большого расстояния.

Но в зависимости от того, насколько точно вы хотите провести измерение, свет от этой звезды может дойти до нас с небольшим отклонением от параллели. Однако разница действительно будет чрезвычайно мала и может быть неизмеримой, так что это скорее теоретическое предсказание. Угол будет зависеть от диаметра звезды и ее расстояния от нас.

Так что, чтобы быть ясным, все фотоны света от далекой звезды будут прибывать более или менее параллельно. Но некоторые из них могут незначительно отличаться от параллельных.

Значит, вы не думаете, что лучи искажаются при движении в пространстве и времени? Я думаю, что они гнутся повсюду. Годичный луч может быть на много миль дальше от Земли, пока не согнется под действием какой-то силы. Это похоже на то, как снайперская пуля перемещается под действием ветра и тепла, пока не попадет в цель.
Свет движется по прямой через пространство-время, но само пространство-время искажается гравитацией, поэтому кажется, что свет огибает массивные объекты. Так что это зависит от того, что вы подразумеваете под прямой линией.
"Это зависит от того, что вы подразумеваете под прямой линией" XD Люблю эту цитату!!!
Обратите внимание, что даже если бы не было гравитационных эффектов, свет от далекой звезды все равно мог бы не быть параллельным из-за того, что свет может исходить с любой стороны звезды при схождении к наблюдателю.
Что вы имеете в виду под прямой линией? Вы говорите о прямой линии 3D или 4D?

Световые лучи, безусловно, будут очень близки к параллельным, потому что звезда находится так далеко, а гравитационные искажения вокруг нас очень малы.
Во-первых, лучи от противоположных краев звезды будут приходить под углами, которые различаются диаметром звезды, деленным на расстояние до звезды (~10^-8 радиан). Во-вторых, эффект гравитационного линзирования может привести к расщеплению волновой функции, соответствующей даже одному фотону. Например, крест Эйнштейна имеет видимый размер 10^-5 радиан. Гравитационное линзирование (точно так же, как и для обычных линз) может даже вызвать пересечение световых лучей. Это справедливо даже для волновой функции одиночного фотона, исходящего от далекой звезды или галактики, удаленной от нас на миллиарды световых лет.

Я размышлял над этим вопросом с тех пор, как он был впервые опубликован в Space SE, и мне казалось, что изначально параллельные лучи никогда не пересекутся, по крайней мере, параллельные лучи, которые начинаются на расстоянии 6 мм друг от друга, никогда не пересекутся, прежде чем достигнут чьего-то зрачка. Но теперь я не так уверен даже в этом.
Звездный свет: параллельны ли лучи, которые мы видим здесь, на Земле?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v