Что измеряют с помощью астрономических единиц
Расстояния в астрономии
Вы будете перенаправлены на Автор24
Единицы измерения астрономических расстояний
Какие же системы и меры расчета используются в астрономии?
Астрономическая единица (а. е).
Данная единица используется для измерения расстояний внутри нашей Солнечной системы или внутри иных планетных систем. Такая единица равняется радиусу орбиты Земли вокруг Солнца. Или же среднему расстоянию от нашей планеты до Солнца. Таким образом, одна астрономическая единица получается равная примерно 150 000 000 км.
В пользу использования астрономической единицы, в частности, говорит возможность сравнивать измеряемые расстояния с удаленностью Земли от Солнца. Измерения таких больших чисел в километрах неудобно и затруднительно.
Толчком к появлению астрономической единицы послужило открытие того, что Земля обращается вокруг Солнца, и разработка Кеплером законов небесной механики. С помощью расчетов удалось установить точное расстояние от Земли до Солнца и до планет Солнечной системы.
В дальнейшем благодаря развитию науки и техники удалось уточнить расстояния от Земли до Солнца и планет нашей системы.
В 1962 году специалистам удалось измерить при помощи радиолокационных сигналов расстояние от Земли до Солнца. В результате эталоном была принята средняя величина, которая равна 149597870,7 км. С таким значением данное определение и содержится теперь в Международной системе единиц СИ.
Однако, наблюдения показали, что астрономическая единица не является постоянной. Так, выяснилось, что в течении каждых 7 лет длина астрономической единицы увеличивается на метр. Точного объяснения такого увеличения расстояния нет. Однако, наиболее поддерживаемой теорией является идея о том, что причиной является уменьшение массы Солнца из-за воздействия солнечного ветра.
Световой год
Световой год – это единица измерения расстояний в космосе, которая, однако, не является системной и применяется в основном в учебной и популярной литературе по астрономии.
Под световым годом понимается расстояние, которое пройдет луч света за 365,25 земных дня (т. е. за земной год) в вакууме, при этом не луч не должен на себе испытывать воздействие магнитных полей.
Готовые работы на аналогичную тему
Световой год равен 9,46 триллионам километров
В научной практике световой год применяется редко и в основном для выражения расстояний до не особо далеких объектов в космосе. Причиной этого является, то, что при выражении расстояния до далеких галактик в световых годах, число оказывается слишком большим и неудобным в расчетах. Поэтому для подобных расчетов применяется парсек.
Парсек
Парсек – происходит от сокращения «параллакс секунда», и является внесистемной единицей измерения, с помощью которой происходит определение расстояния до очень отдаленных объектов исследования.
Для понимания того, что такое парсек необходимо узнать, что такое параллакс.
Параллакс состоит в том, что при перемещении наблюдателя в процессе наблюдения за двумя отдаленными друг от друга телами, расстояние между данными объектами также меняется.
При наблюдении за звездами параллакс возникает при изменении положения звезды при смещении Земли на один градус её орбиты. Это называется годичный параллакс и измеряется в угловых секундах. В результате если годичный параллакс равен одной угловой секунде, то и расстояние до звезды оценивается в один парсек. Точное число парсека оценивают в 3,0856776•1016 метра или 3,2616 светового года. 1 парсек равен примерно 206 264,8 а. е.
Методы определения расстояний в астрономии
Метод лазерной локации и радиолокации.
Метод лазерной локации заключается в отправлении в сторону объекта наблюдения радиосигнала. После этого объект отражает сигнал и тот возвращается обратно. В результате, время, которое тратится на преодоления расстояния, помогает определить расстояние до цели. При этом точность радиолокации составляет всего несколько километров.
Лазерная локация предполагает отправку светового луча, который помогает таким же образом определить расстояние до цели, но уже с точностью до долей сантиметра.
Метод тригонометрического параллакса.
Тригонометрический параллакс является одним из самых простых методов измерения расстояния в космосе. Данный метод основан на школьных знаниях из геометрии.
Итак, рассмотрим метод тригонометрического параллакса.
Начертим отрезок (иначе именуемый базисом) между двумя точками на поверхности Земли. Затем мы выбираем нужный объект на небе, расстояние до которого нам нужно определить, и обозначаем его как вершину получившегося у нас треугольника. Потом мы замеряем углы между начертанным базисом и прямыми, которые были проведены от выбранных точек до нужного нам объекта в небе. А поскольку нам известна сторона и два прилежащих к ней угла треугольника, то можно определить и остальные его элементы.
Рисунок 1. Тригонометрический параллакс. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В первое время в роли базиса выступал радиус Земли, однако, впоследствии в качестве базиса стали брать средний радиус орбиты Земли, т. е. астрономическую единицу. Это позволяло узнать расстояние до более отдаленных небесных тел. Угол, который лежал в данном случае напротив базиса называется годичным параллаксом.
Такое измерение расстояние до звезд не очень удобно при исследованиях с Земли. Причиной являются помехи атмосферы. Поэтому определение годичного параллакса для объектов расположенных на расстоянии больше чем в 100 парсек не удавалось.
Выходом стал, в частности, запуск в 1989 год Европейским космическим агентством космического телескопа Hipparcos. Этот телескоп способен определить расстояние до звезд в 1000 парсек.
Итогом стало получение трехмерной карты всех звезд, расположенных вокруг Солнца. А в 2013 году тоже Агентство запустило ещё более точный аппарат – Gaia. Точность данного аппарата в 100 раз лучше прежнего. Это позволяет наблюдать все звезды Млечного Пути.
Метод стандартных свечей.
Метод стандартных свечей основан на том, что чем дальше от наблюдателя источник света, тем он кажется более тусклым. В результате возможно сравнивать расстояние до нужных звезд с расстояниями до звезд с известными нам мощностями.
При использовании данного метода за основу стандартных свечей берут источники, мощность которых известна исследователям. Таким источником может выступать звезда, температура поверхности и яркость которой известна. Такие расчеты помогают получить общие данные о расстоянии до галактики, в которой эта звезда расположена.
Недостатками такого метода является его сложность и не очень высокая точность.
Уникальные стандартные свечи.
При помощи данного метода удается более точно определить расстояния до звезды, опираясь на характеристики цефеид.
Цефеиды – переменные пульсирующие звезды, которые используются земными астрономами как своеобразные маяки – стандартные свечи. Изучая их физические свойства, астрономам удалось узнать, что цефеиды обладают такой особенностью как период пульсации. Период пульсации и яркость переменных звезд дают возможность узнать светимость и соответственно расстояние до данной звезды.
Рисунок 2. Цефеиды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Также в роли уникальных стандартных свечей могут выступать сверхновые, чья светимость известна, а также красные гиганты.
Астрономическая единица
Астрономическая единица – показатель, при помощи которого каждый может наглядно представить себе расстояние ко многим объектам в Солнечной системе.
Общие сведения
Астрономическая единица – это величина, при помощи которой каждый человек сумеет наглядно представить себе, на каком расстоянии от нашей планеты находится тот или иной космический объект.
Материалы по теме
Каково расстояние до нашего светила?
Причина этого проста. По сути, астрономическая единица представляет собой среднюю длину радиуса земной орбиты или же расстояние от Земли до Солнца. Согласитесь, трудно представить себе расстояние от Земли к звездной системе Альфа Центавра, если вам скажут, что оно составляет 1,3 парсека. А вот если же вам сообщат, что это расстояние равно 270 тыс. астрономических единиц, то вы сразу представите себе отрезок между Солнцем и Землей и мысленно увеличите его в 270 тыс. раз. Это позволит вам ярче представить данное расстояние и оценить его громадную длину.
Несмотря на всю свою наглядность, астрономическая единица как величина измерений практически не используется в профессиональной астрономии. Дело в том, что с ее помощью удобно производить вычисление расстояний только к ближайшим к нам объектам во Вселенной, например, планетам Солнечной системы. Если же взять особо отдаленные объекты и попробовать определить расстояние к ним в астрономических единицах, число получиться настолько большим, что им будет неудобно оперировать при проведении математических расчетов. Для определения расстояний к далеким космическим объектам в наблюдаемой Вселенной используется другая величина – парсек, а также ее производные.
История открытия
Строение Солнечной системы
Предпосылкой для открытия астрономической единицы послужило открытие того, что Земля обращается вокруг Солнца, а также кеплеровская небесная механика, при помощи которой удалось достаточно точное расстояние от Земли до многих планет Солнечной системы, в том числе и к Солнцу. Дальнейшие исследования астрономов в период с XVII по XX век позволили скорректировать первые цифры и получить еще более точные данные нахождения вышеназванных тел. В этот период значительную роль для определения расстояний сыграл метод горизонтального параллакса, который и сегодня широко используется в астрономии и геометрии.
Материалы по теме
Наглядная схема Солнечной системы
В 1962 году при помощи радиолокационных сигналов астрономам удалось установить точное расстояние от Земли до Солнца. За эталон была принята средняя величина, которая равняется 149597870,7 км. Это и есть астрономическая единица. Именно такое ее определение указанно в Международной системе единиц СИ.
В последние годы ученые обнаружили, что астрономическая единица – число, которое константой не является. С каждым годом ее величина становится немного больше. Ученые зафиксировали, что каждые 7 лет длина астрономической единицы увеличивается на метр. Получается, за 100 лет Земля отдаляется от Солнца на 15 метров. Существует несколько теорий, способных объяснить это явление. Наиболее популярная из них заключается в том, что Солнце постепенно теряет свою массу из-за солнечного ветра.
РАЗБИРАЕМСЯ В ЧЕМ ИЗМЕРЯЕТСЯ КОСМОС
У астрономов своеобразное чувство юмора. Иначе чем объяснить эти странные единицы измерения, часто вводящие в заблуждение наивных граждан. Световой год, парсек, а.е. что это?
Здравствуйте друзья, меня зовут Валентин Анатольевич, и сегодня мы попробуем разобраться в чем же измеряется космос.
Угловая мера расстояний
Для измерения расстояний между светилами на ночном небе астрономы используют угловую меру. От наблюдателя проводятся прямые к звездам или планетам на небесной сфере. Угол между этими прямыми и будет угловым расстоянием.
Причем это делать можно буквально на пальцах. Так толщина мизинца на вытянутой руке соответствует примерно одному градусу. Толщина большого пальца двум. Кулак это уже 10 градусов, ну а два кулака соответственно 20.
Угловые расстояния на пальцах
Но если на небесной сфере расстояния между звездами можно измерить даже на пальцах, то в реальности никаких пальцев уже не хватит. И здесь вводятся три основные единицы измерения расстояний: световой год, парсек и астрономическая единица.
Астрономическая единица
В принципе, в масштабах солнечной системы, еще актуальны привычные нам километры и метры, но все же удобнее использовать астрономические единицы.
Одна астрономическая единица (а.е.) соответствует среднему расстоянию от Земли до Солнца или размеру большой полуоси ее орбиты. Это 149 597 870 700 метров.
1 а.е. = 149 597 870 700 м
Восемь астрономических единиц, это минимальное расстояние, на которое сближается Сатурн и Земля. Можете перевести это расстояние в километры, и прикинуть сколько раз придется сделать капиталку двигателя вашего автомобиля намотав на нем такой километраж.
Астрономическая единица по Земным меркам величина, конечно, большая, но все же для измерения расстояний за пределами солнечной системы она будет мелковата. Поэтому идем дальше.
Световой год
Световой год (св. год), это расстояние, которое проходит свет за один год. Ну или за 365 суток или соответственно 31 536 000 секунд. Чтоб почувствовать весь масштаб давайте умножим это все на скорость света в вакууме c=3*10 8 м/с и тем самым переведем световой год в метры.
1 св.год = 9,46 *10 15 м
Парсек и годичный параллакс
Еще одна загадочная единица в астрономии — это парсек (пк), он больше светового года в три с лишним раза.
Можете написать в комментариях сколько это будет в метрах.
Само слово парсек это производное от двух слов параллакс и секунда. Так как его определяют как расстояние до объекта, годичный параллакс которого будет равен одной угловой секунде. Что бы понять, о чем идет речь, давайте для начала разберемся что же такое параллакс.
Если смотреть на какой-то объект из разных точек, то его положение относительно удаленного фона будет меняться. Это смещение и называется параллаксом.
Чем дальше находится объект, тем медленнее он меняет свое относительное положение при движении наблюдателя. Соответственно тем меньше у него параллакс.
Зная расстояние между точками наблюдения, угол смещения и тригонометрию, можно определить расстояние до нашего объекта.
Попробуйте угадать для чего нужна эта штука.
Земля движется вокруг Солнца в течении года, а значит будет меняться точка наблюдения и появляться годичный параллакс звезд.
Величина годичного параллакса какой-либо звезды равна углу, под которым большая полуось земной орбиты видна с этой звезды.Большая полуось как мы говорили ранее равна одной астрономической единице.
Что же такое парсек? Представим, что мы находимся в 1 парсеке от Солнца. Тогда угловое расстояние от Земли до Солнца будет равно одной секунде. В пересчете на мизинцы, это… 1/3600… Очень мало, а значит 1 парсек — это очень далеко.
Зачем!
Может возникнуть вопрос на кой черт нам нужна эта астрономия, с ее астрономическими единицами, парсеками и световыми годами?
Дам небольшой совет. Если у Вас вдруг возникли проблемы, выразите свой рост в световых годах. Поделите это все на диаметр нашей галактики. Он, к слову, составляет примерно 100 000 световых лет.
Посмотрите на получившееся число и почувствуйте на сколько Вы малы в галактических масштабах, и на сколько ничтожны Ваши проблемы.
