Определение расстояний до небесных тел давно заботило астрономов. По сути, оно было одной из главных задач астрономии. Мы видим светящуюся точку на небе. Но как далеко она от нас расположена? Может, она совсем рядом, и до нее можно долететь на космическом корабле. А может она очень далеко, и долететь до нее можно только в научно-фантастическом романе. А может и вовсе это далекая галактика. Тогда и лететь туда незачем.
И астрономы стали придумывать разные сложные способы определения расстояний
1. Параллакс. Снимаем звездное небо зимой. Потом перемещаемся на 300 миллионов километров (в лето) и снова снимаем. Наиболее близкие к нам звезды сместятся на расстояния, которые можно измерить. Самые-самые далекие практически с места не сдвинутся.
2. Использование объектов с известной абсолютной яркостью (цефеиды. сверхновые). Это как 100-ваттная лампочка. Если мы знаем ее светимость, то можно узнать на каком она от нас расстоянии по ее видимой яркости. Она будет изменяться по простой формуле.
3. Красное смещение (спектроскопический метод) для совсем уж далеких объектов. Экзотика, нам не интересная. Мы же о звездах говорим.
Так как измерить расстояние не пускаясь во все тяжкие с параллаксами и цефеидами?
А вот как. Показываю на примере измерения расстояния до стены, которая расположена от нас на неизвестном расстоянии. А у нас есть лишь фотоаппарат с объективом, поле зрения которого равно 40 градусам.
1. Мы сделали снимок стены. Напечатали фотографию (или просто на негатив посмотрели). Примем длину стены за 100 процентов.
2. Отойдем на 10 метров. Снова сделаем снимок. Длина стены увеличилась. Что вполне естественно. В нашем случае она увеличилась на 10 процентов.
Вопрос. Можем ли мы узнать расстояние до стены, если у нас есть:
а) объектив с известным полем зрения (или угловое поле)
б) расстояние между точками съемки
в) процентное (относительное) изменение стены на полученном изображении.
Можем. И расстояние будет 100 метров (когда отойдем - 110).
Попросим GPT 4o сделать расчет
Промпт: Можем ли мы рассчитать дистанцию до объекта, если мы фотографируем стену с объективом с полем зрения 40 градусов. А потом отходим на 10 метров назад снова фотографируем с тем же объективом. При этом длина стены увеличивается на 10 процентов?
Ответ:
Как все просто!
А как же звезды? Так еще проще. Надо сделать два снимка. Сначала мы поднимаемся на крышу пятиэтажки и делаем снимок. Потом спускаемся во двор и делаем еще один снимок. А смотрим, насколько звезд стало больше на нашем снимке. На 10 или 20 процентов. Или насколько звезда, находящаяся от оси матрицы в 10 мм сместилась и стала уже не в 10 мм от центра, а в 9 или 9 миллиметрах.
Вы скажете, а если звезды очень далеко, и пяти этажей будет недостаточно... Ну так можно сделать один снимок с Земли, а другой с Луны. Вот уже и расстояние 380.000 километров! Когда мы снимали с Луны, звезда находилась в 10 мм, а когда с Земли - в 8 мм. Мы же отошли, звезд в кадре стало больше!
Гениально? Где адрес Нобелевского комитета? Где премии выдают?
Сейчас кто-то подумал, что у меня в аптечке кончился галоперидол, или у меня кукушку снесло, или еще что...
Спешу успокоить - я не сошел с ума
И на Нобелевку не претендую. Такой уникальный метод исследования фотографий предложил один из моих плодовитых читателей-комментаторов под ником Kelmi Alex.
Вот что он пишет:
Если снять звёзды с одними и теми же параметрами съёмки вдоль линии съёмки с одним и тем же вектором съёмки с разного расстояния , то на кадре , в поле кадра, можно определить какая их них снималась с более дальнего или ближнего расстояния , что соответствует закону определения угловых величин , где с более дальнего расстояния угловой размер уменьшается и поскольку поле кадра одно и то же , в кадр с большего расстояния попадут звёзды , которые не попали с более близкого расстояния. Что здесь для вас непостижимо для понимания?
Для тех , кто с первого раза не понимает , повторяю: любое изменение параметров съёмки и тем более с изменением точки съёмки , будет иметь картину в поле кадра совершенно отличную от любой другой сделанной в другой точке пространства.
ПРОВЕРКА
А теперь настало время проверить с цифрами, насколько изменится положение звезды на пленке (матрице), если мы будем снимать звезду сначала с Земли, а потом с Луны (ну или одновременно это сделают два фотографа). Условие - звезда отпечаталась в 10 мм от центра пленки. И расстояние до звезды 10 световых лет. Алекс Кельми уверяет нас, что сделать это не сложно.
Попросим помощника сделать расчет
Какое же разочарование: "мы можем сказать, что позиция звезды на матрице, находящейся на 10 мм от центра, практически не изменится".
А на какое расстояние нам надо приблизиться к этой звезде, чтобы она стала ближе к центру хотя бы на 1 мм?
На целый световой год!!! Ну хорошо. Миллиметр это много. У нас есть микроскоп, мы можем измерить и 0.01 мм. На световой год изменить наше положение мы не сможем. Ну а насколько измениться положении звезды, если мы приблизимся к ней на расстояние Луны? Мы помним, что изменение в 0.01 мм мы сможем увидеть на матрице. Может быть и в 0.001 мм. Но это сложно. Практически невозможно.
Несложный подсчет показывает, что положение звезды измениться на 0,0000000396 миллиметра!
А это уже и электронный микроскоп не увидит
Однако, послушаем, что нам скажет автор этого "метода - Алекс Кельми. Ждем