L’aberrazione
annua fu scoperta dall’astronomo inglese J. Bradley nel 1726. Per capire
di che si tratta possiamo utilizzare un utile paragone: quando piove,
anche in assenza di vento, se ci mettiamo a correre o viaggiamo in bicicletta,
ci bagniamo maggiormente davanti, in quanto la pioggia sembra provenire
da una direzione inclinata rispetto alla verticale tanto più quanto velocemente
ci muoviamo. La ragione fisica è la composizione della velocità di caduta
con quella del nostro sistema di riferimento. Analogamente, siccome il
nostro punto di osservazione delle stelle, cioè la Terra, è in moto orbitale
attorno al Sole, la luce degli astri sembra provenirci da una direzione
leggermente alterata. Ci sono comunque un paio di differenze di cui tenere
conto tra i due fenomeni: la prima è che la velocità della luce è una
costante universale, indipendente dal moto dell’osservatore, per cui la
composizione delle velocità non si può fare con la semplice “regola del
parallelogramma”; per tale ragione, l’angolo di spostamento apparente
a, si calcola con la relazione:
,
dove q è l’altezza della stella rispetto all’eclittica
(latitudine eclittica). Inoltre, siccome il moto della Terra è quasi circolare,
il vettore velocità cambia di direzione nel corso dell’anno e le stelle
sembrano perciò alterare la loro posizione secondo un moto oscillatorio.
Note la velocità della Terra nella sua orbita e la velocità della luce,
si calcola facilmente che l’ampiezza massima dell’oscillazione vale poco
meno di 21″ d’arco, che è una grandezza non valutabile ad occhio ma facilmente
discernibile con un piccolo telescopio. Resta un unico problema, e cioè
che le stelle prospetticamente vicine in cielo subiscono pressappoco la
stessa alterazione di posizione nel medesimo periodo dell’anno e perciò
è impossibile, con una semplice osservazione visuale, accorgersi della
distorsione di posizione che la sfera celeste subisce globalmente a causa
dell’aberrazione. Come fece dunque Bradley a notare questo effetto? Egli
era in effetti intento alla misurazione più precisa possibile delle coordinate
celesti di alcune stelle, e ripeteva le sue osservazioni nel corso dei
mesi, in modo che eventuali piccoli errori commessi in alcune misure venissero
mediati da quelle successive (se vuoi sapere come si misuravano sperimentalmente
le coordinate delle stelle nell’800 puoi guardare a questa
domanda). Egli dunque, analizzando le sue misurazioni della stella
g draconis, si accorse che la sua posizione
in cielo sembrava mutare, con un andamento oscillatorio di durata annuale
e sincrono con il moto di rivoluzione terrestre e intuì che la ragione
dovesse essere appunto l’aberrazione annua.