即將到來的日食是再一次證明愛因斯坦的機會

2021-02-09 天文物理

在八月即將發生的日食、我國也有不少組團組隊去觀賞的、去的目的當然也是拍一些難得的瞬間分享精彩的日食過程。但似乎我目前還沒聽說任何國內團隊要藉助日食來驗證相對論的…既然國內沒有,那麼我們來看看國外的天文愛好者即將準備的日食驗證吧!

對於一些天文愛好者來說8月21日即將到來的日食絕不僅僅是在美國罕見的天象。這也是複製20世紀最著名的實驗之一的機會,天文物理學家亞瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)為了證明光線可以通過引力彎曲,這是阿爾伯特-愛因斯坦理論理論的中心原則。

1919年5月29日全食,圖片:Public Domain

業餘天文愛好者唐布倫斯是那些希望重做實驗的人之一,大約兩年前我就想到了,我想當然認為其他人已經做到了。但自1973年以來,沒有人做過這件事,布倫斯說,當時是來自德克薩斯大學的一支隊伍前往茅利塔尼亞觀測6月30日的日食。

然而這個小組遇到了技術問題,並且無法準確地證實愛丁頓的結果。其他的嘗試例如在1952年2月25日在喀土穆由國家地理協會製作的日食表現稍好一些。

在1915年,愛因斯坦發表了他的廣義相對論,其中指出光將圍繞大量物體彎曲,因為空間本身在這樣的物體周圍變得彎曲。在幾年之後的1919年5月29日發生日食天空變得越來越暗,驗證這個理論的機會來了。

NASA在2012年5月20日捕獲了最大日食的照片,圖片:Hinode/XRT

對於1919年的日食,愛丁頓帶領一個遠徵隊來測量天空附近太陽附近恆星的光線偏轉。從巴西和非洲同時觀察,愛丁頓和他的同事指出靠近太陽的恆星的位置與其記錄位置不同,與預測的1.75弧秒(或0.00049度)相符。這個實驗成功驗證也是使的愛因斯坦聞名。

但後表明來愛丁頓的數據似乎有些許瑕疵。布倫斯說關於愛丁頓的數據爭論問題是他為什麼要再做一次實驗的原因。

他說:所有這些實驗可能有10%的錯誤,我想我可以降低到2%,現代儀器以及對恆星位置的更準確的測量,有助於改進複製愛丁頓實驗所需的測量。

布倫斯一些機會,他將去懷俄明州的一個高地位置,在那裡可能有清晰的天空。為了確保望遠鏡的目標是準確的,他計劃通過在前一天鋪設混凝土板來穩定望遠鏡的安裝位置,用一些速溶水泥,平地板也有助於確保底座更好的保持水平。

2016年3月8日食NASA在NASA TV的視頻截圖。圖片:NASA TV

而布倫斯並不孤獨,前《天文雜誌》主編理察-貝瑞將利用他的私人天文臺 (稱為羊駝牧場天文臺) 複製俄勒岡州裡昂的愛丁頓實驗。貝瑞的工作協調與託比-波特蘭社區學院和四個學物理的學生,託比將在俄勒岡海岸和一個學生將在俄勒岡東部的俄勒岡,我在日食中心路徑,另一個學生和我將對實驗進行拍照。

Berry已經拍攝了太陽的電暈光譜圖像,但是這個實驗更加困難,因為當太陽不在那裡時,它涉及拍攝太陽所在的星光場的圖像,並且需要非常精確的測量在日食期間太陽在那裡的恆星位置。 

加州羅納特公園索諾瑪州立大學的科學課程顧問雷切爾·弗裡德(Rachel Freed)說:還有一個重複實驗的外聯要素,鑑於8月份的日食在美國各地可見,提高公眾認識有一個巨大的舉措, 索諾馬州的教育和公共宣傳部門有一個網站,可以用來科普宣傳業餘天文愛好者如何參與這個活動,以及他們應該使用什麼設備來觀察日食。

巴吞魯日路易斯安那州立大學天文學教授布萊德利·謝弗詳細介紹了天文學家們將要做的一件現代版愛丁頓實驗的設備。在Schaefer上他表示,現代可以使用現成的設備,比愛丁頓在近一個世紀前做得更好。他的目標是讓許多人參與,因為更多的測量意味著更好的精度和準確性。在這個意義上業餘天文愛好者可以在即將到來的日食中為科學做出真正的貢獻。

但即使你不計劃在天體活動期間進行任何科學活動,日食仍然值得一看,特別是如果你從未見過的話。不過記住: 不要直視太陽,即使被月亮部分遮擋,也可能導致嚴重的眼睛損傷或失明, 也不要在沒有適當的眼睛保護的情況下觀察部分日食。

原作者:Calla Cofield

編譯:中子星,審校:博科園

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    近100年前拍攝的一張標誌性日食照片首次證實了阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論。1919年5月29日,阿瑟·愛丁頓拍攝了這張標誌性的日食照片。1916年發表的愛因斯坦廣義相對論仍然是20世紀科學的一項偉大成就。這位德國物理學家的理論解釋了我們所認為的重力實際上來自於時空的曲率。
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    新民網·獨家報導沒有哪個科學家能比愛因斯坦更「震」了,以至於霍金寫《時間簡史》的時候拼著銷量減少一半的風險也要寫上愛因斯坦的質能方程E=mC2,作為平凡人的我們,跟三五朋友吹吹愛因斯坦,一定讓眾人仰慕一把。
  • 你看的日食和大佬看的日食,是同一個日食嗎?
    日環食俗話說外行看熱鬧,內行看門道,這話用在日食的觀測上一點也不錯。普通來說,日食就是個自然現象,只是少見而已,也沒啥特別的,但是在科學家眼中,那可能就是期盼多年的實驗觀測機會。大約100年前的一次日食,就是人類歷史上一次偉大的觀測,讓人類窺見了這個宇宙的一點點奧秘。
  • 並再一次證明:愛因斯坦廣義相對論是對的
    這些結果是基於對美國國家科學基金會LIGO(雷射幹涉引力波天文臺)捕獲的數據進行重新分析得出,這一結果對阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論進行了一種新的檢驗。在這個特殊案例中,科學家們測試了廣義相對論的一個具體預測:黑洞可以通過質量和自旋速率來完全描述,愛因斯坦的理論又一次通過了測試。
  • 並再一次證明:愛因斯坦廣義相對論是對的!
    這些結果是基於對美國國家科學基金會LIGO(雷射幹涉引力波天文臺)捕獲的數據進行重新分析得出,這一結果對阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論進行了一種新的檢驗。因為合併黑洞經歷了破碎的引力,對這些事件的研究,能讓研究人員在極端條件下檢驗廣義相對論。
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