КАКВО Е АСТРОНОМИЧЕСКА ЕДИНИЦА?

Send

Когато става дума за справяне с Космоса, ние хората обичаме да събираме нещата в познати термини. Когато разглеждаме екзопланети, ние ги класифицираме въз основа на приликите им с планетите в нашата собствена Слънчева система - т.е. наземна, газова гигантска, размер на Земята, размер на Юпитер, размер на Нептун и т.н. И когато измерваме астрономическите разстояния, ние правим много един и същ.

Например, едно от най-често използваните средства за измерване на разстояния в космоса е известно като Астрономическа единица (AU). Въз основа на разстоянието между Земята и Слънцето, това устройство позволява на астрономите да характеризират огромните разстояния между Слънчевите планети и Слънцето и между извън слънчевите планети и техните звезди.

Определение:

Според настоящата астрономическа конвенция, една астрономическа единица се равнява на 149 577 870,7 километра (или 92 955 807 мили). Това обаче е средното разстояние между Земята и Слънцето, тъй като това разстояние подлежи на промяна през орбиталния период на Земята. С други думи, разстоянието между Земята и Слънцето варира в рамките на една година.

В течение на една година Земята изминава от разстояние 147 095 000 км (91 401 000 мили) от Слънцето в перихелион (най-близката му точка) до 152 100 000 км (94 500 000 мили) при афелион (най-отдалечената му точка) - или от разстояние 0,983 AU до 1.016 AUs.

История на развитието:

Най-ранният регистриран пример на астрономите, изчисляващи разстоянието между Земята и Слънцето, датира от класическата античност. През 3 век пр.н.е. По размери и разстояния на Слънцето и Луната - което се приписва на гръцкия математик Аристарх от Самос - разстоянието е оценено на между 18 и 20 пъти повече от разстоянието между Земята и Луната.

Въпреки това неговият съвременник Архимед в неговото дело от 3 век пр.н.е. Sandreckoner, също така твърди, че Аристарх от Самос е поставил разстоянието от 10 000 пъти повече от земния радиус. В зависимост от стойностите за всеки набор от оценки, Аристарх е изключен с коефициент от около 2 (в случай на радиус на Земята) до 20 (разстоянието между Земята и Луната).

Най-старият китайски математически текст - трактатът от 1 век пр.н.е., известен като Zhoubi Suanjing- също съдържа оценка на разстоянието между Земята и Слънцето. Според анонимния трактат разстоянието може да бъде изчислено чрез провеждане на геометрични измервания на дължината на сенките за пладне, създадени от обекти, разположени на определени разстояния. Изчисленията обаче се основаваха на идеята, че Земята е плоска.

Известният математик от 2 век от СЕ и астроном Птолемей разчита на тригонометрични изчисления, за да излезе с оценка на разстоянието, което е равно на 1210 пъти по-голям от радиуса на Земята. Използвайки записи на лунните затъмнения, той прецени видимия диаметър на Луната, както и видимия диаметър на конуса на сянката на Земята, преминаващ от Луната по време на лунно затъмнение.

Използвайки паралакса на Луната, той също изчисли очевидните размери на Слънцето и Луната и заключи, че диаметърът на Слънцето е равен на диаметъра на Луната, когато последната е на най-голямото разстояние от Земята. От това Птолемей достигна съотношение на слънчево и лунно разстояние приблизително 19 към 1, същата цифра, получена от Аристарх.

През следващите хиляда години оценките на Птолемей за разстоянието Земя-Слънце (подобно на повечето му астрономически учения) ще останат канон сред средновековните европейски и ислямски астрономи. Едва през 17 век астрономите започват да преразглеждат и преразглеждат изчисленията му.

Това стана възможно благодарение на изобретението на телескопа, както и на трите закона на планетарното движение на Кеплер, които помогнаха на астрономите да изчислят относителните разстояния между планетите и Слънцето с по-голяма точност. Измервайки разстоянието между Земята и другите Слънчеви планети, астрономите успяха да направят паралаксни измервания, за да получат по-точни стойности.

Към 19-ти век определенията за скоростта на светлината и константата на отклонението на светлината водят до първото пряко измерване на разстоянието Земя-Слънце в километри. Към 1903 г. терминът "астрономическа единица" започва да се използва за първи път. И през целия 20 век измерванията стават все по-прецизни и усъвършенствани, отчасти благодарение на точните наблюдения върху ефектите на Теорията на относителността на Айнщайн.

Модерна употреба:

До 60-те години развитието на директните радарни измервания, телеметрията и изследването на Слънчевата система с космически сонди доведе до точни измервания на позициите на вътрешните планети и други обекти. През 1976 г. Международният астрономически съюз (IAU) прие ново определение по време на 16-ото си общо събрание. Като част от тяхната система от астрономически константи, новото определение гласи:

„Астрономическата единица за дължина е тази дължина (A), за която гравитационната константа на Гаус (k) приема стойността 0,01720209895, когато мерните единици са астрономическите единици на дължина, маса и време. Размерите на k² са тези на константата на гравитация (G), т.е. L³M^-1T^–², Терминът „единично разстояние“ се използва и за дължината А. “

В отговор на развитието на хиперточни измервания Международният комитет за тежести и мерки (CIPM) решава да модифицира Международната система от единици (SI) през 1983 г. В съответствие с това те предефинираха измервателния уред, който трябва да бъде измерен по отношение на скоростта на светлината във вакуум.

Въпреки това до 2012 г. IAU определи, че изравняването на относителността прави измерването на AU твърде сложно и предефинира астрономическата единица по отношение на метри. В съответствие с това, един AU е равен на точно 149597870.7 km (92.955807 мили), 499 светлинни секунди, 4.8481368 × 10^-6 на парсек, или 15.812507 × 10^-6 на светлинна година.

Днес AU се използва обикновено за измерване на разстояния и създаване на цифрови модели за Слънчевата система. Използва се и при измерване на извън слънчеви системи, изчисляване на степента на протопланетарните облаци или разстоянието между извън слънчевите планети и родителската им звезда. При измерване на междузвездни разстояния АС са твърде малки, за да предлагат удобни измервания. Като такива се разчитат други единици - като парсека и светлинната година.

Вселената е огромно място и измерва дори малкия ни кът от нея, като дава някои поразителни резултати. Но както винаги, предпочитаме да ги изразяваме по начини, които са толкова свързани и познати.

Тук сме писали много интересни статии за разстоянията в Слънчевата система. Ето колко далечни са планетите от Слънцето ?, Колко далеч е Меркурий от Слънцето ?, Колко далеч е Венера от Слънцето ?, Колко далеч е Земята от Слънцето? Юпитер от Слънцето ?, Колко далеч е Сатурн от Слънцето ?, Колко далеч е Уран от Слънцето ?, Колко далеч е Нептун от Слънцето ?, Колко далеч е Плутон от Слънцето?

Ако искате повече информация за орбитата на Земята, вижте страницата на НАСА за изследване на слънчевата система.

Записахме и епизод на Astronomy Cast, посветен на измерването на разстоянията в астрономията. Чуйте тук, Епизод 10: Измерване на разстояние във Вселената.

Източници: