Как "открыть" аберрацию света?

[AntoH]

Многим, если не всем, известно, что при попытках измерения годичного параллакса звёзд в 1727-28 гг. Джеймс Брэдли открыл явление аберрации света.
Наблюдал он за γ Дракона.
Вопрос: как он это сделал? В интернете и доступных источниках только факт открытия, и ни слова о методах и технике.
Как можно "засечь" годовое смещение всех звёзд на определенном участке неба на величину порядка 40"? 
Как вообще это можно было сделать в начале 18 века? 
Можно как-то "повторить" его открытие?

[AntoH]

Основательно поразмыслив, кажется понял как.

Не спроста он выбрал именно Этамин.
Во-первых он ежедневно проходит вблизи зенита в средних широтах - сводится к минимуму влияние атмосферы, в т. ч. рефракции.
Во-вторых находится всего в 15 градусах от северного полюса эклиптики, т. е. его параллактический эллипс должен быть практически круговым.
В-третьих достаточно яркая звезда.

Дальше крепим трубу, направленную в зенит в область прохождения Этамина, на жёсткий стационар и не шевелим телескоп вообще. Увеличение должно быть достаточно большим, чтобы было заметно смещение в единицы-десятки секунд. В окуляре делаем разметку с градуировкой в секундах.
Наблюдаем за кульминацией звезды в дни весеннего/осеннего равноденствия (на рассвете/закате должен быть виден) и в день летнего солнцестояния, когда смещение должно быть максимальным. В идеале можно и в день зимнего солнцестояния (максмальное смещение в противоположную сторону по меридиану), но не знаю, мог ли он увидеть его в полдень. Считаем разницу в смещении звезды по меридиану и получаем величину полуоси "параллактического" эллипса

[Змей Петров]

Не спроста он выбрал именно Этамин.
Во-первых он ежедневно проходит вблизи зенита в средних широтах - сводится к минимуму влияние атмосферы, в т. ч. рефракции.
Во-вторых находится всего в 15 градусах от северного полюса эклиптики, т. е. его параллактический эллипс должен быть практически круговым.
В-третьих достаточно яркая звезда.

Дальше крепим трубу, направленную в зенит в область прохождения Этамина, на жёсткий стационар и не шевелим телескоп вообще. Увеличение должно быть достаточно большим, чтобы было заметно смещение в единицы-десятки секунд. В окуляре делаем разметку с градуировкой в секундах.

Но , целью Джеймса Брэдли не было открытие аберрации .

[AntoH]

Но , целью Джеймса Брэдли не было открытие аберрации .

Вроде как в первой строке об этом написал.
Но, кстати, "аберрационный параллакс" направлен строго в противоположную сторону ожидаемому "настоящему" параллактическому смещению.

Во-вторых находится всего в 15 градусах от северного полюса эклиптики, т. е. его параллактический эллипс должен быть практически круговым.

Ещё немного подумал, и наверное даже не это было решающим, а то, что прямое восхождение у него около 18 ч, т. е. получается что большая полуось эллипса направлена почти точно вдоль меридиана.

[Foma]

Многим, если не всем, известно, что при попытках измерения годичного параллакса звёзд в 1727-28 гг. Джеймс Брэдли открыл явление аберрации света.
Наблюдал он за γ Дракона.
Вопрос: как он это сделал? В интернете и доступных источниках только факт открытия, и ни слова о методах и технике.
Как можно "засечь" годовое смещение всех звёзд на определенном участке неба на величину порядка 40"? 
Как вообще это можно было сделать в начале 18 века? 
Можно как-то "повторить" его открытие?

История этого (и других) открытий хорошо описана в книге Alan W. Hirshfeld "Parallax:The Race to Measure the Cosmos" (2002).
Машинный перевод искомой главы на русский:

(кликните для показа/скрытия)

В 1724 году произошли два события, изменившие ход карьеры Брэдли: первым была смерть его любимого дяди; вторым - появление нового спутника-наблюдателя, Сэмюэля Молинье, богатого астронома-любителя и члена парламента из Кью, пригорода Лондона. Прочитав о неудачной попытке Роберта Гука обнаружить звездный параллакс, Молинье поставил перед собой благородную цель повторить эксперимент в своей частной обсерватории, но с лучшим оборудованием. Все, в чем он сейчас нуждался, это руководство эксперта. Так начались наблюдения Джеймса Брэдли за “верхней” звездой Англии, Гамма Дракона, наблюдения, которые привели к одному из самых значительных и неожиданных открытий в истории астрономии.
В 1725 году Молинье заказал у ремесленника с Флит-стрит Джорджа Грэхема изготовленный на заказ мощный зенитный телескоп, по принципу аналогичный первому зенитному телескопу Гука. Грэм был выдающимся английским производителем телескопов и точных часов, который по словам современников был “лучшим механиком своего времени”. Изготовленный Грэмом зенитный телескоп представлял собой жестяную трубу длиной двадцать четыре фута и апертурой чуть меньше четырех дюймов. Молинье прикрепил инструмент вертикально к торцу дымохода в своем особняке. Чтобы разместить телескоп, в крыше и между этажами были прорезаны отверстия. Верхний конец трубы был прикреплен к железному стержню таким образом, что нижний конец, содержащий окуляр, можно было слегка повернуть на север или юг, повернув микрометрический винт. Результирующий наклон телескопа считывался по градуированной дуге, нулевая точка которой, соответствующая вертикали, была обозначена отвесом, свисающим с верхней части телескопа. Если труба была параллельна отвесной линии, телескоп был направлен прямо в зенит.
При каждом прохождении Гамма Дракона почти над головой наклон телескопа регулировался таким образом, чтобы естественное движение звезды с востока на запад проходило через центр поля обзора. В тот момент, когда звезда находилась на своей максимальной высоте за ночь, были записаны показания наклона. Грэм даже вставил в окуляр перекрестие из тонкой проволоки, чтобы помочь центрировать звезду. Каждый элемент конструкции телескопа был оптимизирован для достижения одной цели: измерения параллакса Гамма Дракона. (Английскому астроному Уильяму Гаскойну идея перекрестия пришла в голову примерно в 1640 году после того, как паук сплел паутину в трубе его телескопа; паутина четко выделялась на фоне звезд в поле зрения. К сожалению, изобретательный Гаскойн был убит в 1644 году во время гражданской войны в Англии. Ему было двадцать четыре года)
Брэдли знал, чего ожидать, еще до того, как они с Молинье начали атаку на Гамма Дракона. Учитывая расположение Гамма Дракона на небе, Брэдли предположил, как орбитальное движение Земли повлияет на положение звезды в окуляре в течение года. В целом, должно казаться, что звезда ежегодно колеблется по линии север-юг: самая южная в декабре, самая северная в июне; в марте и сентябре звезда должна находиться в середине своего ежегодного колебания. Кроме того, ожидалось, что скорость изменения положения звезды от ночи к ночи будет разной: постепенное изменение вблизи конечных точек колебания, но относительно быстрое изменение вблизи средней точки. Ни Брэдли, ни Молинье не могли точно предсказать, как далеко на юг или север отклонится Гамма Дракона; этим показателем был долгожданный параллакс.
Установка зенитного телескопа Кью была завершена 26 ноября 1725 года. 3 декабря Молинье откинулся на кушетке под окуляром и сделал свое первое наблюдение Гамма Дракона, когда она прошла над головой. (Брэдли прибыл в Кью только две недели спустя.) Молинье провел еще три наблюдения 5, 11 и 12 декабря. Как и в случае с прибором Роберта Гука, было обнаружено, что телескоп Кью чрезвычайно чувствителен к воздействиям окружающей среды. Объединенное тепло тел трех человек, стоящих поблизости, настолько взбаламутило воздух, что отвес закачался. Паутину необходимо было регулярно счищать с линии отвеса, чтобы она не сместила нулевую отметку, от которой производились все измерения. Тем не менее, телескоп Кью работал на удивление хорошо, и Брэдли определил, что он может измерить положение звезды с точностью более одной угловой секунды.
Такая точность была беспрецедентной. Действительно, два английских астронома превзошли возможности знаменитых квадрантов Тихо в Ураниборге в 60 раз. Это было похоже на то, как если бы Тихо пытался читать книгу через искажающие очки; он мог бы отличить светлое от темного, но слова на странице были бы размыты до неузнаваемости. Брэдли и Молинье, с другой стороны, смогли бы расставить точки над i.
Когда Брэдли прибыл в Кью 17 декабря, Молинье сообщил, что положение Гамма Дракона оставалось практически неизменным в течение его четырех наблюдений. Это, по-видимому, подтвердило предсказание Брэдли о том, что в декабре звезда должна находиться в районе самой южной точки своего ежегодного колебания; в течение следующих нескольких недель не ожидалось заметного движения с севера на юг. Таким образом, не было необходимости наблюдать за Гамма Дракона в ночь прибытия Брэдли. И все же, если Джеймс Брэдли был таким же, как любой другой астроном-наблюдатель, которого я знаю, он, вероятно, не мог дождаться, когда получит в свои руки новый инструмент. Как он позже вспоминал: “Поэтому главным образом меня соблазнило любопытство... чтобы подготовиться к наблюдению за звездой 17-го числа.”
К удивлению как Брэдли, так и Молинье, Гамма Дракона заметно сместилась с момента наблюдения 12 декабря. Мало того — звезда переместилась “не в ту” сторону: теперь она находилась дальше на юг, чем предполагалась ее самая южная точка. А звезда продолжала все больше и больше склоняться к югу по мере того, как проходили ночи, недели и, наконец, месяцы. Здесь был безошибочный сдвиг в положении Гамма-Дракона, но он полностью противоречил эффекту параллакса. Движение звезды на юг не прекращалось до марта 1726 года, когда она находилась на целых двадцать угловых секунд южнее своего декабрьского положения. То есть относительно его начальной ориентации в декабре телескоп теперь был наклонен под углом в двадцать угловых секунд, что составляет менее 6/1000 градуса; окуляр теперь располагался в 3/100 дюйма от того места, где был изначально. По мере того как шел март, звезда развернулась и начала двигаться на север. В июне он занял свое прежнее положение в начале декабря, затем продолжал скользить на север, пока в сентябре не достиг максимального отклонения в двадцать угловых секунд. Он снова развернулся, на этот раз направляясь на юг. Наконец, в декабре он восстановил свои позиции, которые занимал годом ранее.
Брэдли и Молинье продолжали свои наблюдения за Гамма-Драконом на протяжении большей части 1727 года, накопив в общей сложности восемьдесят измерений положения за два года. (Сравните это с четырьмя наблюдениями Роберта Гука за четыре месяца.) Гамма Дракона действительно колебалась на “колоссальные” сорок угловых секунд в год. И, учитывая его 365-дневный цикл, колебание, несомненно, было связано с орбитальным движением Земли вокруг Солнца. Однако время колебания противоречило тому, что ожидалось для сдвига параллакса: максимальное отклонение звезды к югу произошло в марте, а не в декабре; его максимальное отклонение к северу произошло в сентябре, а не в июне. Гамма Дракона всегда “опаздывала” на три месяца. Что-то было не так, либо с телескопом, либо со Вселенной. Брэдли и Молинье решили сначала проверить телескоп.
Два астронома осмотрели каждую рабочую часть своего прибора и убедились, что он действительно работает должным образом. Молинье отметил, что даже после “дождливой, ветреной ночи” и позже, после “сильного и очень необычного урагана, подобного которому не было известно уже много лет”, ориентация телескопа оставалась неизменной. Брэдли и Молинье задались вопросом, может ли сама Земля колебаться раз в год; возможно, Гамма Дракона остается неподвижной в космосе, в то время как предположительно неподвижная линия отвеса, относительно которой она была измерена, колеблется. Подобно пассажирам, которые видят далекий маяк с палубы мягко покачивающегося судна, астрономы могли бы поверить, что далекий звездный маяк покачивается, хотя на самом деле это была та самая палуба, на которой они стояли. Однако последующие наблюдения за более слабой второй звездой исключили какое-либо ежегодное колебание нашей планеты. Брэдли и Молинье также рассматривали возможность того, что несвоевременное колебание могло быть вызвано какой-то причудливой атмосферной рефракцией, но и здесь они обнаружили отсутствие доказательств.
Пока непонятное колебание не было объяснено, каждое измеренное положение звезды, каждый предполагаемый звездный параллакс были подозрительными. Поскольку Молинье внезапно призвали на службу в британское адмиралтейство, Брэдли пришлось разгадывать загадку Гамма Дракона в одиночку. Его первым шагом было выяснить, повлияло ли странное колебание на другие звезды, находящиеся за пределами ограниченного обзора телескопа Кью. Из своих собственных скромных сбережений Брэдли заказал Джорджу Грэму изготовление второго телескопа, всего в половину длины двадцатичетырехфутового прибора Молинье и с более широким полем зрения. В августе 1727 года Брэдли вернулся в дом своего покойного дяди Джеймса Паунда в Уонстеде. С разрешения своей тети он пропилил отверстия в крыше и полу и установил новый телескоп вертикально на дымоходе. В доме был всего один этаж, и крыша низко наклонялась там, где сквозь нее торчала труба. В результате двенадцатифутовая труба телескопа разместила окуляр и кушетку наблюдателя ниже основного этажа. Новый телескоп мог поворачиваться по дуге в двенадцать градусов, что в 100 раз превышало дальность действия прибора Молинье, предоставляя ему доступ примерно к 200 относительно ярким звездам вместо прежней горстки. Телескоп Уонстеда был даже более точным, чем прибор в Кью: каждый полный оборот его микрометрического винта смещал окуляр трубки всего на 2/100 дюйма; 1/80 поворота наклонял телескоп на полсекунды дуги. Несмотря на впечатляющий дизайн телескопа, Брэдли протестировал прибор Уонстеда “почти до разрушения, прежде чем решился на него положиться”, провозгласив при этом новый стандарт астрономической практики. Затем, в течение года, он собрал достаточно данных, чтобы прийти к выводу, что своеобразное колебание не было уникальным для Гамма Дракона; оно происходило у каждой звезды, которую он наблюдал. Он просто не мог объяснить почему. Сэмюэл Молинье намеревался работать в паре с Брэдли, продолжая наблюдать за Гамма Дракона из Кью, в то время как Брэдли изучал другие звезды из Уонстеда. К сожалению, Молинье скоропостижно скончался в апреле 1728 года в возрасте тридцати девяти лет. Его дом был продан и в конце концов разобран. Телескоп Кью был потерян. Если бы Молинье прожил еще всего несколько месяцев, Брэдли наверняка явился бы к нему домой, чтобы сообщить волнующие новости. На него снизошло озарение. Он знал значение странных движений звезд, которые они обнаружили.
Джеймс Брэдли был в высшей степени подготовлен к прозорливости, которая благословила его, почти три года ломая голову над своими виляющими звездами и все еще не находя объяснения. Ранней осенью 1728 года ответ поразил его, как гром среди ясного неба. Томас Томсон рассказывает историю встречи Брэдли с прозорливостью в своей "Истории Королевского общества 1812 года":
Наконец, когда [Брэдли] отчаялся быть в состоянии объяснить явления, которые он наблюдал, удовлетворительное объяснение этому пришло ему в голову внезапно, когда он его не искал. Он сопровождал увеселительную компанию в плавании под парусом по реке Темзе. Лодка, в которой они находились, была снабжена мачтой, на вершине которой был флюгер. Дул умеренный ветер, и группа некоторое время плавала вверх и вниз по реке значительное время. Доктор Брэдли заметил, что каждый раз, когда лодка приближалась [к повороту], флюгер на верхушке мачты лодки немного сдвинулся, как будто произошло небольшое изменение направления ветра. Он наблюдал это три или четыре раза, не говоря ни слова; наконец он упомянул об этом матросам и выразил свое удивление тем, что ветер так регулярно меняется каждый раз, когда они разворачиваются. Матросы сказали ему, что ветер не изменился, но что видимая перемена произошла из-за изменения направления лодки, и заверил его, что во всех случаях неизменно происходило одно и то же. Это случайное наблюдение привело его к выводу, что явление, которое так сильно озадачило его, было вызвано совместным движением света и земли.
Брэдли понял, что в своих наблюдениях он не смог полностью взвесить влияние обращения Земли по орбите на воспринимаемое положение звезд. Он искал только неизбежное, хотя пока и неизмеримое следствие изменения положения Земли на небесах: звездный параллакс. Но при этом он непреднамеренно пренебрег гораздо более масштабным явлением: влияние скорости Земли на его наблюдения. То, что Земля с течением времени оказывается в разных местах, изменяет воспринимаемое положение звезд; то, что Земля постоянно движется, также изменяет положение звезд.
Новое понимание пришло к Джеймсу Брэдли, когда он соединил основные элементы своих телескопических наблюдений с, казалось бы, несвязанным опытом: своей прогулкой по Темзе.