天体方向因不同观测者的相对运动引起的差异
光行差(英文:aberration[1])是指在同一瞬间,运动中的观测者所观测到的天体的视方向,同静止的观测者所观测到的天体的真方向之差。观测者随地球自转造成的光行差称为周日光行差;观测者随地球绕日公转造成的光行差称为周年光行差;[2]地球上观测者运动所引起的光行差以及光线从行星发出到观测者这一时间段内行星运动引起的改正称为行星光行差。[6] 1669年,罗伯特·胡克(Robert Hooke)为了通过观测发现视差来检验哥白尼日心说,对天龙座进行多次观测,并发现天龙座在10月相比于7月向北移动了大约23''。但是,胡克仍只是认为地球轨道对于天龙座顶上的恒星存在有可感知的视差。[7]1725年,英国天文学家詹姆斯·布拉德雷(James Bradley)[5]和塞缪尔·莫利纽克斯(Samuel Molyneux)[8]重复了胡克对天龙座的观测工作,但发现观测结果完全不符合预期。[7]直到1728年,布拉德雷认识到星光同样是从改变着的方向抵达观测者,因为当地球环绕太阳运转时,观测者也改变着位置。随后,布拉德雷于1729年在《英国皇家学会哲学学报》上发表了对于观测结果的解释,并把它叫做光行差。[7][9][10] 光行差是由于光速的有限性和观测者的横向坐标速度,引起天体观测方向偏离其实际的光子到达方向而产生的。[3]在光行差的经典解释中,光子相对于运动观测者的速度为光速与观测者速度的矢量合成,光子的速度是可变的。但相对论认为,在真空中光子相对于任何观测者的速度都是不变的常数,光源和观测者的运动都不能改变光速,只有引力场的变化才能改变光速。[3][11]光行差的发现具有重要的历史意义,它证明了地球是在运动的,并且光速不是无限大的。此外,考虑光行差,可以更为精确地确 定恒星的位置。[12] 定义
在同一瞬间,运动中的观测者所观测到的天体的视方向,同静止的观测者所观测到的天体的真方向之差,称为光行差。[2]