CO JE ASTRONOMICKá JEDNOTKA?

Send

Pokud jde o vypořádání se s kosmem, my lidé rádi koučujeme věci známým způsobem. Při zkoumání exoplanet je klasifikujeme na základě jejich podobností s planetami v naší vlastní sluneční soustavě - tj. Pozemské, plynové obry, Země, Jupiter, Neptun atd. A při měření astronomických vzdáleností děláme hodně stejný.

Například jeden z nejčastěji používaných prostředků měření vzdáleností v prostoru je známý jako Astronomická jednotka (AU). Na základě vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem tato jednotka umožňuje astronomům charakterizovat obrovské vzdálenosti mezi Slunečními planetami a Sluncem a mezi extra-solárními planetami a jejich hvězdami.

Definice:

Podle současné astronomické úmluvy je jedna astronomická jednotka ekvivalentní 149 597 870,7 km (nebo 92 955 807 mil). Jedná se však o průměrnou vzdálenost mezi Zemí a Sluncem, protože tato vzdálenost se během orbitálního období Země mění. Jinými slovy, vzdálenost mezi Zemí a Sluncem se mění v průběhu jednoho roku.

V průběhu roku Země přechází ze vzdálenosti 147 095 000 km (91 401 000 mil) od Slunce v perihelionu (nejbližší bod) na 152 100 000 km (94 500 000 mil) v aphelionu (nejvzdálenější bod) - nebo ze vzdálenosti 0,983 AU až 1.016 AU.

Historie vývoje:

Nejdříve zaznamenaný příklad astronomů odhadujících vzdálenost mezi Zemí a Sluncem pochází z období klasického starověku. V 3. století BCE práce, Na velikosti a vzdálenosti Slunce a Měsíce - což je připisováno řeckému matematikovi Aristarchovi ze Samosu - vzdálenost byla odhadována na 18 až 20násobek vzdálenosti mezi Zemí a Měsícem.

Nicméně, jeho současní Archimedes, v jeho 3. století BCE práce Sandreckoner, také prohlašoval, že Aristarchus Samos umístil vzdálenost 10 000 krát poloměr Země. V závislosti na hodnotách obou odhadů byl Aristarchus vypnut faktorem asi 2 (v případě poloměru Země) na 20 (vzdálenost mezi Zemí a Měsícem).

Nejstarší čínský matematický text - pojednání o BCE z 1. století Zhoubi Suanjing- také obsahuje odhad vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem. Podle anonymního pojednání mohla být vzdálenost vypočtena provedením geometrických měření délky poledních stínů vytvořených objekty rozmístěnými v určitých vzdálenostech. Výpočty však byly založeny na myšlence, že Země je plochá.

Slavný matematik a astronom CE z 2. století se spoléhal na trigonometrické výpočty, aby přišel s odhadem vzdálenosti, který byl ekvivalentní 1210násobku poloměru Země. Pomocí záznamů zatmění měsíce odhadl zdánlivý průměr Měsíce i zdánlivý průměr stínového kužele Země, který Měsíc prošel během zatmění Měsíce.

Pomocí paralaxy měsíce také vypočítal zdánlivé velikosti Slunce a Měsíce a dospěl k závěru, že průměr Slunce byl stejný jako průměr Měsíce, když byl Měsíc v největší vzdálenosti od Země. Od toho, Ptolemy dospěl k poměru sluneční k lunární vzdálenosti přibližně 19 k 1, stejná postava odvozená Aristarchus.

Pro následujících tisíc let by Ptolemyho odhady vzdálenosti Země-Slunce (podobně jako většina jeho astronomických učení) zůstaly kánonem mezi středověkými evropskými a islámskými astronomy. Teprve v 17. století začali astronomové přehodnocovat a revidovat své výpočty.

To bylo možné díky vynálezu dalekohledu a také keplerovým Tři zákony planetárního pohybu, které pomohly astronomům s větší přesností vypočítat relativní vzdálenosti mezi planetami a Sluncem. Měřením vzdálenosti mezi Zemí a ostatními slunečními planetami byli astronomové schopni provádět měření paralaxy, aby získali přesnější hodnoty.

Do 19. století vedlo stanovení rychlosti světla a konstanty aberace světla k prvnímu přímému měření vzdálenosti Země-Slunce v kilometrech. V roce 1903 byl poprvé použit termín „astronomická jednotka“. A v průběhu 20. století se měření stala stále přesnější a sofistikovanější, a to částečně díky přesnému pozorování účinků Einsteinovy teorie relativity.

Moderní použití:

V 60. letech vedl vývoj přímých radarových měření, telemetrií a průzkumu sluneční soustavy pomocí kosmických sond k přesnému měření pozic vnitřních planet a dalších objektů. V roce 1976 přijala Mezinárodní astronomická unie (IAU) novou definici během svého 16. Valného shromáždění. V rámci jejich systému astronomických konstant nová definice stanovila:

„Astronomická jednotka délky je délka (A), pro kterou gaussovská gravitační konstanta (k) bere hodnotu 0,01720209895, pokud jsou měrnými jednotkami astronomické jednotky délky, hmotnosti a času. Rozměry k2 jsou rozměry gravitační konstanty (G), tj. L³M^-1T^–². Termín „jednotková vzdálenost“ se také používá pro délku A. “

V reakci na vývoj hyper přesných měření se Mezinárodní výbor pro váhy a míry (CIPM) rozhodl v roce 1983 upravit mezinárodní systém jednotek (SI). V souladu s tím nově definovali měřidlo, které se má měřit rychlost světla ve vakuu.

Do roku 2012 však IAU určila, že vyrovnání relativity způsobilo, že měření AU bylo příliš složité, a znovu definovala astronomickou jednotku v metrech. V souladu s tím se jedna AU rovná přesně 149597870,7 km (92,955807 milionů mil), 499 světelných sekund, 4,8481368 × 10^-6 parsec, nebo 15,812507 × 10^-6 světelného roku.

Dnes se AU běžně používá k měření vzdáleností a vytváření numerických modelů pro sluneční soustavu. Používá se také při měření extra solárních systémů, výpočtu rozsahu protoplanetárních mraků nebo vzdálenosti mezi extra solárními planetami a jejich mateřskou hvězdou. Při měření mezihvězdných vzdáleností jsou AU příliš malé na to, aby nabízely vhodné měření. Z tohoto důvodu se spoléhají na další jednotky - například na farmu a světelný rok.

Vesmír je obrovské místo a měření i našeho malého koutku vede k ohromujícím výsledkům. Ale jako vždy, raději je vyjadřujeme způsoby, které jsou stejně relativní a známé.

Zde jsme v Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o vzdálenostech ve Sluneční soustavě. Tady je, jak daleko jsou planety od Slunce ?, Jak daleko je Merkur od Slunce ?, Jak daleko je Venuše od Slunce ?, Jak daleko je Země od Slunce ?, Jak daleko je Mars od Slunce? Jupiter od Slunce? Jak daleko je Saturn od Slunce? Jak daleko je Uran od Slunce? Jak daleko je Neptun od Slunce? Jak daleko je Pluto od Slunce?

Pokud byste chtěli získat více informací o oběžné dráze Země, podívejte se na stránku průzkumu sluneční soustavy NASA.

Zaznamenali jsme také epizodu obsazení Astronomie Cast věnované měření vzdáleností v astronomii. Poslouchejte zde, Epizoda 10: Měření vzdálenosti ve vesmíru.

Zdroje: