ČO JE ASTRONOMICKá JEDNOTKA?

Send

Pokiaľ ide o vysporiadanie sa s vesmírom, my, ľudia, radi fajčíme veci známym spôsobom. Pri skúmaní exoplanet ich klasifikujeme na základe ich podobnosti s planétami v našej vlastnej slnečnej sústave - tj pozemské, plynové giganty, zemské veľkosti, Jupitery, Neptúny atď. A pri meraní astronomických vzdialeností robíme veľa to isté.

Napríklad jeden z najbežnejšie používaných prostriedkov na meranie vzdialeností v priestore je známy ako Astronomická jednotka (AU). Na základe vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom táto jednotka umožňuje astronómom charakterizovať veľké vzdialenosti medzi slnečnými planétami a Slnkom a medzi extra-solárnymi planétami a ich hviezdami.

Definícia:

Podľa súčasného astronomického dohovoru je jedna astronomická jednotka ekvivalentná 149 597 870,7 km (alebo 92 955 807 míľ). Je to však priemerná vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom, pretože táto vzdialenosť sa počas orbitálneho obdobia Zeme mení. Inými slovami, vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom sa mení v priebehu jedného roka.

V priebehu roka Zem prechádza zo vzdialenosti 147 095 000 km (91 401 000 míľ) od Slnka na perihelion (najbližší bod) k 152 100 000 km (94 500 000 mil) na aphelion (najvzdialenejší bod) - alebo zo vzdialenosti 0,983 AU až 1.016 AU.

História vývoja:

Najstarší zaznamenaný príklad astronómov, ktorí odhadujú vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom, pochádza z obdobia klasického staroveku. V diele BCE z 3. storočia Na veľkosti a vzdialenosti Slnka a Mesiaca - čo sa pripisuje gréckemu matematikovi Aristarchovi zo Samosu - vzdialenosť sa odhadovala na 18 až 20-násobok vzdialenosti medzi Zemou a Mesiacom.

Avšak jeho súčasní Archimedes v jeho diele BCE z 3. storočia Sandreckoner, tiež tvrdil, že Aristarchos zo Samosu umiestnil vzdialenosť 10 000-násobok polomeru Zeme. V závislosti od hodnôt pre každú skupinu odhadov bol Aristarchus vypnutý faktorom asi 2 (v prípade polomeru Zeme) na 20 (vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom).

Najstarší čínsky matematický text - pojednanie o BCE z 1. storočia Zhoubi Suanjing- obsahuje aj odhad vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Podľa anonymného pojednávania sa vzdialenosť mohla vypočítať pomocou geometrických meraní dĺžky poludných tieňov vytvorených objektmi rozmiestnenými v určitých vzdialenostiach. Výpočty však vychádzali z myšlienky, že Zem je plochá.

Slávny matematik a astronóm CE z 2. storočia sa spoliehal na trigonometrické výpočty, aby prišiel s odhadom vzdialenosti, ktorý bol ekvivalentný 1210-násobku polomeru Zeme. Pomocou záznamov zatmení Mesiaca odhadol zdanlivý priemer Mesiaca, ako aj zdanlivý priemer tieňového kužeľa Zeme, ktorý Mesiac prešiel počas zatmenia Mesiaca.

Pomocou paralaxy Mesiaca tiež vypočítal zdanlivú veľkosť Slnka a Mesiaca a dospel k záveru, že priemer Slnka sa rovnal priemeru Mesiaca, keď bol Mesiac v najväčšej vzdialenosti od Zeme. Z toho Ptolemaios prišiel v pomere slnečnej k lunárnej vzdialenosti približne 19: 1, čo je rovnaká hodnota odvodená od Aristarcha.

Pre ďalších tisíc rokov by Ptolemyho odhady vzdialenosti Zem-Slnko (podobne ako väčšina jeho astronomických učení) zostali kánonom medzi stredovekými európskymi a islamskými astronómami. Až v 17. storočí začali astronómovia prehodnocovať a revidovať svoje výpočty.

To bolo možné vďaka vynálezu ďalekohľadu, ako aj vďaka Keplerovým trom zákonom planétového pohybu, ktoré pomohli astronómom s väčšou presnosťou vypočítať relatívne vzdialenosti medzi planétami a Slnkom. Meraním vzdialenosti medzi Zemou a ostatnými slnečnými planétami boli astronómovia schopní vykonať merania paralaxy, aby získali presnejšie hodnoty.

Do 19. storočia viedlo stanovenie rýchlosti svetla a konštantnej aberácie svetla k prvému priamemu meraniu vzdialenosti Zem-Slnko v kilometroch. V roku 1903 sa pojem „astronomická jednotka“ začal používať prvýkrát. A v priebehu 20. storočia boli merania čoraz presnejšie a sofistikovanejšie vďaka čiastočne presným pozorovaniam účinkov Einsteinovej teórie relativity.

Moderné použitie:

V šesťdesiatych rokoch 20. storočia viedlo vývoj priamych radarových meraní, telemetrie a prieskumu slnečnej sústavy pomocou vesmírnych sond k presnému meraniu pozícií vnútorných planét a ďalších objektov. Medzinárodná astronomická únia (IAU) prijala v roku 1976 novú definíciu počas svojho 16. Valného zhromaždenia. Ako súčasť svojho systému astronomických konštánt sa v novej definícii uvádza:

„Astronomická jednotka dĺžky je dĺžka (A), pre ktorú Gaussova gravitačná konštanta (k) nadobúda hodnotu 0,01720209895, ak sú merné jednotky astronomické jednotky dĺžky, hmotnosti a času. Rozmery k2 sú rozmery konštanty gravitácie (G), t.j. L³M^-1T^–², Termín „jednotková vzdialenosť“ sa používa aj pre dĺžku A. “

V reakcii na vývoj veľmi presných meraní sa Medzinárodný výbor pre váhy a miery (CIPM) rozhodol v roku 1983 upraviť medzinárodný systém jednotiek (SI). V súlade s tým opätovne definovali meradlo, ktoré sa má merať z hľadiska rýchlosť svetla vo vákuu.

Do roku 2012 však IAU stanovila, že z dôvodu vyrovnania relativity je meranie AU príliš zložité a astronomickú jednotku predefinuje v metroch. V súlade s tým sa jedna AU rovná presne 149597870,7 km (92,955807 miliónov míľ), 499 svetelných sekúnd, 4,8481368 × 10^-6 alebo 15,812507 × 10^-6 svetelného roka.

Dnes sa AU bežne používa na meranie vzdialeností a vytváranie numerických modelov pre slnečnú sústavu. Používa sa tiež pri meraní extra solárnych systémov, pri výpočte rozsahu protoplanetárnych oblakov alebo vzdialenosti medzi extra solárnymi planétami a ich materskou hviezdou. Pri meraní medzihviezdnych vzdialeností sú AU príliš malé na to, aby poskytovali vhodné merania. Z tohto dôvodu sa spoliehajú na ďalšie jednotky - napríklad na farnosť a svetelný rok.

Vesmír je obrovské miesto a meranie dokonca aj jeho malého kúta vedie k ohromujúcim výsledkom. Ale ako vždy, uprednostňujeme ich vyjadrenie spôsobom, ktorý je relatívny a známy.

Tu sme napísali veľa zaujímavých článkov o vzdialenostiach v slnečnej sústave tu v časopise Space Magazine. Tu je príklad, ako ďaleko sú planéty od Slnka? Ako ďaleko je ortuť od Slnka? Ako ďaleko je Venuša od Slnka? Ako ďaleko je Zem od Slnka? Ako ďaleko je Mars od Slnka? Jupiter od Slnka? Ako ďaleko je Saturn od Slnka? Ako ďaleko je Urán od Slnka? Ako ďaleko je Neptún od Slnka? Ako ďaleko je Pluto od Slnka?

Ak chcete získať viac informácií o orbite Zeme, navštívte stránku prieskumu slnečnej sústavy NASA.

Zaznamenali sme tiež epizódu Obsadenia astronómie venovanú meraniu vzdialeností v astronómii. Počúvajte tu, epizóda 10: Meranie vzdialenosti vo vesmíre.

zdroj: