Астрономическая единица

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Астрономическая единица
Файл:А.е.
Схематическое изображение орбит планет земной группы: белым отрезком обозначена дистанция от Солнца до Земли, соответствующая 1 астрономической единицеСхематическое изображение орбит планет земной группы: белым отрезком обозначена дистанция от Солнца до Земли, соответствующая 1 астрономической единице
Величина длина
Система астрономическая, принята к применению совместно с СИ
Тип основная

Астрономи́ческая едини́ца (русское обозначение: а.е.[1][2][3]; международное: с 2012 года — au[4][5]; ранее использовалось обозначение ua[6][2]) — единица измерения расстояний в астрономии, примерно равная среднему расстоянию от Земли до Солнца. В настоящее время принята равной в точности 149 597 870 700 метрам[7].

Астрономическая единица применяется в основном для измерения расстояний между объектами Солнечной системы, экзопланетных систем, а также между компонентами двойных звёзд.

Определение

В августе 2012 года 28-я Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (МАС) в Пекине приняла решение привязать астрономическую единицу к Международной системе единиц (СИ). С этого времени астрономическая единица считается равной в точности 149 597 870 700 метрам. Кроме того, МАС принял решение стандартизовать международное обозначение астрономической единицы: «au»[7].

Предшествующие определения

Изначально астрономическая единица определялась как длина большой полуоси орбиты Земли или, что то же самое, среднее значение между минимальным (перигелий) и максимальным (афелий) расстояниями от Земли до Солнца. Согласно свойствам эллипса, это значение также является средним расстоянием от точек орбиты Земли до Солнца[8]:126.

В 1976 году 16-я Генеральная ассамблея МАС переопределила астрономическую единицу как единицу расстояния, при которой постоянная Гаусса принимает значение 0,01720209895 (при использовании в качестве единицы времени суток, равных в точности 86 400 секунд СИ; а в качестве единицы массы — массы Солнца, в то время считавшейся равной 1,9891⋅1030 кг)[9]. В таком определении астрономическая единица соответствовала радиусу круговой орбиты пробного тела в изотропных координатах, угловая скорость обращения по которой, при пренебрежении всеми телами Солнечной системы кроме Солнца, в точности равна 0,01720209895 радиана в сутки[10].

В системе постоянных IERS 2003 астрономическая единица полагалась равной 149 597 870 691 м[11]. Эта величина и условное обозначение «ua» были приведены в информационном приложении международного стандарта ISO 80000-3  (англ.) (рус. ревизии 2009 года. В ревизии 2019 года этого стандарта астрономическая единица не упомянута[12].

Отношение к Международной системе единиц (СИ)

Астрономическая единица входит в утверждённый Международным бюро мер и весов перечень внесистемных единиц, принятых для использования совместно с единицами СИ[4]. В Российской Федерации использование астрономической единицы допускается в области применения «астрономия» наравне с единицами СИ без ограничения срока. Не допускается употребление астрономической единицы с дольными и кратными приставками СИ[1][2].

История

Первую научную попытку рассчитать астрономические расстояния предпринял создатель гелиоцентрической системы мира Аристарх Самосский в своем трактате «О величинах и расстояниях Солнца и Луны» в III веке до н. э. Тригонометрический метод Аристарха был недостаточно точным, однако на протяжении полутора тысяч лет, с античной древности до эпохи возрождения, это был единственный метод, известный астрономам.

С момента появления кеплеровской небесной механики относительные расстояния в Солнечной системе (исключая слишком близкую Луну) стали известны с хорошей точностью. Поскольку Солнце является центральным телом системы, а обращающаяся по почти круговой орбите Земля — местоположением наблюдателей, естественно было принять радиус этой орбиты за единицу измерения. Однако не существовало способа надёжно измерить величину этой единицы, то есть сравнить её с земными масштабами. Солнце находится слишком далеко, чтобы с Земли надёжно измерить его параллакс. Расстояние до Луны было известно, но исходя из известных в XVII веке данных оценить отношение расстояний до Солнца и Луны не удавалось — наблюдение Луны не даёт требуемой точности, а отношение масс Земли и Солнца также не было известно.

Первым способом уточнения расстояния от Земли до Солнца было уточнение параллакса Солнца путём сравнения его с параллаксом Венеры при прохождении последней по солнечному диску. В 1639 году английский астроном Джереми Хоррокс совместно с Уильямом Крабтри провёл первое в истории наблюдение прохождения Венеры с научными целями и рассчитал расстояние от Земли до Солнца. В современных единицах результат вычислений Хоррокса составил 95,6 млн км и для своего времени был наиболее точным. Записи об этом наблюдении были опубликованы лишь после смерти обоих учёных, в 1661 году, Яном Гевелием[13].

В 1672 году Джованни Кассини совместно со своим сотрудником Жаном Рише измерил параллакс Марса. Поскольку параметры орбит Земли и Марса были известны с высокой точностью, появилась возможность уточнить величину астрономической единицы — в современных единицах у них получилось примерно 140 млн км[14].

Впоследствии величина астрономической единицы неоднократно уточнялась при наблюдении прохождений Венеры по солнечному диску[15]. Наблюдения параллакса астероида Эрос во время сближений его с Землёй в 1901[16] и 1930—1931 годах позволили получить ещё более точную оценку[8].

Астрономическая единица также уточнялась с помощью радиолокации планет. Локацией Венеры в 1961 году установлено, что астрономическая единица равна 149 599 300 ± 2000 км. Повторная радиолокация Венеры в 1962 году позволила уменьшить неопределённость и уточнить значение астрономической единицы как 149 598 100 ± 750 км. Выяснилось, что до локации 1961 года величина астрономической единицы была известна с точностью 0,1 %[источник не указан 4416 дней].

Новейший способ уточнения астрономической единицы основан на наблюдениях за движением автоматических межпланетных станций, элементы орбит которых можно определить с высокой точностью благодаря регулярным сеансам связи с ними[8]:128.

Многолетние измерения расстояния от Земли до Солнца зафиксировали его медленное увеличение со скоростью (15 ± 4) метра за сто лет[17] (что на порядок превышает точность современных измерений). Одной из причин может быть потеря Солнцем массы (вследствие солнечного ветра), однако наблюдаемый эффект значительно превышает расчётные значения[18].

Некоторые расстояния и соотношения

  • Электромагнитное излучение, в том числе видимый свет, проходит 1 астрономическую единицу примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд).
  • Фактическое расстояние от Земли до Солнца не постоянно, в течение года оно варьируется в пределах от 0,9832898912 до 1,0167103335 а.е.
  • Большая полуось орбиты Нептуна, самой далёкой планеты Солнечной системы — около 30,1 а.е.[19]
  • 21 февраля 2019 года был установлен новый рекорд наблюдения наиболее удалённого объекта Солнечной системы. Обнаруженный на снимках с телескопа «Субару» транснептуновый объект получил название FarFarOut. Расстояние до него оценивается в 140 ± 10 а.е.[20]
  • Космический аппарат «Вояджер-1», по состоянию на 2021 год, преодолел расстояние 150 а.е. от Солнца и продолжает удаляться от него со скоростью около 3,6 а.е./год (его текущее удаление отображается здесь Архивная копия от 10 марта 2017 на Wayback Machine). Это самый удалённый от Земли объект, созданный человеком[21].
  • 1 световой год ≈ 63 241 а.е.
  • 1 парсек ≈ 206 265 а.е. (переводной коэффициент является иррациональным числом, точно равным количеству угловых секунд в 1 радиане, 180·60·60/π)[22].
  • Расстояние до ближайшей (после Солнца) к нам звезды, Проксимы Центавра, — около 268 400 а.е.[23]

См. также

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 ГОСТ 8.417—2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.. Дата обращения: 14 июня 2019. Архивировано 16 июня 2019 года.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 21 мая 2017. Архивировано 28 апреля 2021 года.
  3. ↑ Статья 5352 Постановление № 879 Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации // Собрание законодательства Российской Федерации : бюллетень. — Юридическая литература, 2009. — 9 ноября (№ 45). — С. 13070.
  4. ↑ 4,0 4,1 BIPM - SI Brochure, Table 6. www.bipm.org. Дата обращения: 15 апреля 2017. Архивировано 11 ноября 2014 года.
  5. ↑ От англ. astronomical unit.
  6. ↑ От фр. unité astronomique.
  7. ↑ 7,0 7,1 International Astronomical Union, ed. (31 August 2012), RESOLUTION B2 on the re-definition of the astronomical unit of length, RESOLUTION B2, Beijing, China: International Astronomical Union  Архивная копия от 16 августа 2013 на Wayback Machine
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Астрономическая единица / Псковский Ю. П. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986. — С. 126—128. — 70 000 экз.
  9. ↑ Resolution No. 10 of the XVIth General Assembly of the International Astronomical Union Архивная копия от 2 мая 2019 на Wayback Machine, Grenoble, 1976
  10. ↑ Gareth V. Williams. ASTRONOMICAL UNITAstronomical unit (англ.) // Encyclopedia of Planetary Science. — Dordrecht: Springer Netherlands, 1997. — P. 48–51. — ISBN 978-1-4020-4520-2. — doi:10.1007/1-4020-4520-4_31.
  11. ↑ IERS Conventions (2003) Архивировано 4 декабря 2008 года.
  12. ↑ ISO 80000-3:2019(en). Quantities and units. Part 3: Space and time. International Organization for Standardization. Дата обращения: 7 мая 2022. Архивировано 17 июня 2016 года.
  13. ↑ Paul Marston. Jeremiah Horrocks - young genius and first Venus transit observer (англ.). — University of Central Lancashire, 2004. — P. 14—37.
  14. ↑ Еремеева А. И., Цицин Ф. А. История астрономии. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — С. 316.
  15. ↑ Полозова Н. Г., Румянцева Л. И. 350 лет наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца // Астрономический календарь на 1989 год. — М.: Наука, 1988. — Вып. 92. — С. 244—253.
  16. ↑ Hinks, Arthur R. Solar Parallax Papers No. 7: The General Solution from the Photographic Right Ascensions of Eros, at the Opposition of 1900 (англ.) // Month. Not. Roy. Astron. Soc. : journal. — 1909. — Vol. 69, no. 7. — P. 544—567. — Bibcode: 1909MNRAS..69..544H.
  17. ↑ Krasinsky G.A., Brumberg V.A. Secular increase of astronomical unit from analysis of the major planet motions, and its interpretation (англ.) // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. — Kluwer Academic Publishers, 2004. — Vol. 90, no. 3—4. — P. 267—288. — ISSN 0923-2958. — doi:10.1007/s10569-004-0633-z.
  18. ↑ Iorio L. Secular increase of the astronomical unit and perihelion precessions as tests of the Dvali–Gabadadze–Porrati multi-dimensional braneworld scenario (англ.) // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. — 2005. — Vol. 2005, no. 09. — P. 006. — doi:10.1088/1475-7516/2005/09/006. — arXiv:gr-qc/0508047.
  19. ↑ Нептун / Ксанфомалити Л. В. // Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс]. — 2017.
  20. ↑ Nola Taylor Redd. New “FarFarOut” World Is the Most Distant Solar System Object Known (англ.). Scientific American (7 марта 2019). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 9 марта 2019 года.
  21. ↑ Fast Facts. Voyager - The Interstellar Mission. NASA. Дата обращения: 2 июня 2017. Архивировано 8 октября 2011 года.
  22. ↑ Согласно примечанию 4 к резолюции B2 Архивная копия от 28 января 2016 на Wayback Machine XXIX Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза (2015 год), парсек определён как в точности [math]\displaystyle{ \frac{648\,000}{\pi} }[/math] а.е. = [math]\displaystyle{ \frac{180\cdot 60\cdot 60}{\pi} }[/math] а.е., то есть совпадает с радиусом окружности, у которой длина дуги, стягивающей угол в 1 угловую секунду, равна 1 астрономической единице. Предыдущее определение парсека как [math]\displaystyle{ 1 \text{а.е.}\cdot\frac{1}{\operatorname{tg}1''} }[/math] основывалось на малом катете прямоугольного треугольника, а не на дуге, и отличалось от современного менее чем на 10−9%. Разница нового и старого определений на много порядков меньше, чем наилучшая доступная для современной техники относительная погрешность измерения межзвёздных расстояний. Поэтому измеренные в парсеках расстояния с изменением определения фактически не изменились.
  23. ↑ На основании последних данных телескопа «Gaia» Архивная копия от 3 сентября 2016 на Wayback Machine о параллаксе

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Астрономическая_единица&oldid=18413526