Есть ли единица измерения расстояния большая, чем световой год

Рассказать всей Вселенной!

Когда люди смотрят на ночное небо, они задаются простым вопросом: как далеко находится эта планета? Или эта звезда? Или эта галактика? Расстояние – одно из самых фундаментальных измерений, которое проводят астрономы. Но оно также является и одним из самых сложных. К счастью, у астрономов есть инструмент, который помогает им ответить на главный вопрос: как далеко находится тот или иной космический объект? Этот инструмент называется космическая шкала (лестница) расстояний.

Эта лестница имеет определенные «ступеньки». В их качестве выступают объекты с определенными свойствами, которые позволяют астрономам уверенно измерять расстояние до них. Переход к каждой последующей ступени основан на методах измерения объектов, которые находятся еще дальше. А следующий шаг часто совмещается с предыдущим. Например, когда астрономы измеряют расстояние до галактики, они используют одну ступеньку. А затем могут измерить расстояние, используя следующую ступеньку. А потом сопоставить полученные значения. Это позволяет им двигаться все дальше. И измерять все большие и большие расстояния.

Параллакс

Этот метод измерения расстояний позволяет вычислить удаленность ближайших звезд. Это способ, которым когда-то спутник Hipparcos, а теперь и космический аппарат Gaia, измеряют расстояния до звезд Млечного пути. Технология основана на анализе движения близлежащих звезд, когда те перемещаются на фоне более далеких звезд, которые выглядят фиксированными. Сравнивая фактическое видимое положение звезды с ее видимым положением шесть месяцев назад, астрономы могут рассчитать расстояние до нее. Но проблема заключается в том, что это работает только для звезд, которые находятся достаточно близко к нам. Только в этом случае мы сможем отследить их движение на отдаленном фоне. С использованием современных технологий с помощью параллакса можно измерять расстояния до звезд, находящихся на удалении от нас в десятки тысяч световых лет.

Определение параллакса и формула для расчета расстояния

Параллакс — это изменение видимого кажущегося положения объекта, наблюдаемого с разных точек и измеренное как угол (или половинный угол) между направлениями от наблюдателя на объект. Годичный звездный параллакс — это изменение положения звезды, наблюдаемой с двух находящихся на большом расстоянии друг от друга точек. Эти две точки наблюдения расположены на земной орбите, как показано ниже. Параллакс небесного тела можно использовать для нахождения расстояния до него по формуле:
Здесь D

— расстояние до небесного тела, измеренное в парсеках, и
p
— наблюдаемый годичный параллакс, измеренный в дуговых секундах. Эта формула и используется для расчетов в нашем калькуляторе. Парсек определяется как расстояние до объекта, годичный звездный параллакс которого равен 1 дуговой секунде. Иными словами, парсек — это расстояние, с которого диск размером в 1 а.е. будет иметь угловой размер в 1 угловую секунду.

'Годичный параллакс звезды (чертеж не в масштабе); 1 — астрономическая единица (а.е.), то есть расстояние от Земли до Солнца; D — расстояние от центра земной орбиты до звезды S; p — параллакс, измеренный в угловых секундах (

Общие сведения

Измерения с помощью радиолокации

Годичный звездный параллакс

Цефеиды

Сверхновая типа Ia

Другие методы измерения расстояний

Изучайте технический русский язык с этим видео! — Learn technical Russian with this video!

Звездные маяки

Используя параллакс, мы не можем измерить расстояния до всех звезд даже нашего Млечного Пути. Ведь его диаметр составляет не менее 100 тысяч световых лет. Поэтому следующая ступень измерения расстояний опирается на свойства переменных звезд. Их еще называют цефеидами или переменными типа RR Лиры. Эти звезды со временем меняют свою яркость. Как это работает? Физика говорит, что все звезды, например, типа RR Лиры имеют одинаковую яркость. Потому что они имеют определенный и известный возраст и массу. Однако реальные цефеиды такого же класса имеют разную яркость. По соотношению яркостей между эталонной цефеидой, расстояние до которой определено, и звездой того же класса астрономы могут измерить расстояние до последней. Но как же астрономы узнают, что эталонная цефеида, и та, до которой вычисляется расстояние, относятся к одному классу? Все просто. Период их мерцания говорит об их массе и возрасте.

Подобные переменные звезды есть не только в нашей галактике. Астрономы обнаружили их и в ближайшей к нам галактике – Галактике Андромеды. Она находится на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет. А так же подобные объекты есть в скоплении Дева, удаленной от нас на расстояние около 50 миллионов световых лет.

В далекой галактике…

Но по мере увеличения расстояния до галактик телескопы уже не могут различить отдельные звезды. Точно так же, как буквы на плакате у окулиста становятся нечеткими по мере их уменьшения. В конце концов, звезды больше не могут быть использованы в качестве следующей ступени на лестнице расстояний. Поэтому, чтобы измерить расстояния до самых далеких галактик, астрономы полагаются на чрезвычайно яркие объекты. Они способны сиять на огромные расстояния.

Наиболее часто используемый для этих целей объект называется сверхновой типа Ia. Считается, что это событие – взрыв белого карлика, остатка звезды, подобной Солнцу. Он происходит тогда, когда объект превышает определенный предел веса. Из-за физических свойств белых карликов они не могут весить более чем 1,4 массы нашего Солнца. Но в двойных звездных системах они могут украсть материю у своего спутника, нарушить равновесие и взорваться. Поскольку сверхновые типа Ia всегда имеют примерно одну и ту же массу, они всегда имеют примерно одинаковую яркость. Соответственно, чем меньше эта яркость, тем дальше от нас находится объект. А эти объекты очень яркие. Их видно на расстоянии около 10 миллиардов световых лет и даже дальше.

В чем измеряется расстояние до звезд

Человечеству необходимы и маленькие и большие метрические единицы, которые могут определять удаленность, дистанцию или размер именно в масштабах цели проводимого измерения. Выбор того, в чем измеряют расстояние, зависит от величины объекта или протяженности дистанции.

Путь улитки проще измерять в см, дистанцию до находящихся поблизости предметов – в метрах. Значительное удаление на родной планете предполагает использование километров в системе СИ, а некоторые другие страны пользуются милями.

В космическом пространстве основная звезда удалена настолько, что дистанцию приходится выражать неудобоваримой цифрой из нескольких символов. Поэтому появилась астрономическая единица, у которой есть среднее значение.

Но в таком объекте, как Галактика, из-за колоссальных цифр трудно находить требуемый ответ, даже пользуясь астрономической единицей. Поэтому появились понятия «световой год», «парсек», «мегапарсек», «килопарсек». Их используют для того, чтобы вычислить или выразить в более удобной форме среднее расстояние между звездами.

Следует обратить внимание на некоторые факты:

  1. Астрономическая единица (а. е.) – примерная дистанция между звездой и третьей планетой. Ее измеряли много раз, она уточнялась и корректировалась. Последняя зарегистрированная цифра, которой пользуются, – 149 597 870,66 км. Это и дистанция центра Галактики, и цифровое значение астрономической единицы на конец прошлого столетия, с тех пор не пересматривавшееся. Если от голубой планеты 10 а. е., эта цифра просто умножается на 10. Но если необходимо точное значение, то за основу берут цифру, составляющую радиус круговой орбиты планеты. Это условие действительно, если игнорировать остальные взаимодействия с другими небесными телами, исключая Солнце, вокруг которого происходит вращение. Этой величины маловато, чтобы измерить путь до звезд – хотя бы до Альфа Центавра или Большой Медведицы. Удаленность астрономы вычисляют по другим формулам, уже с другими константами.
  2. Парсек (пк) – гипотетическая величина. В ответ на вопрос о величине пк в метрах придется называть следующее значение – 206265 а. е., или 31 * 10 в 15 степени метров (число с 15 нулями). Еще большие удаления требуют новых единиц исчисления. Они выводятся от астрономической единицы через парсек, но уже исходя из скорости света, которая составляет 300 тыс. км в секунду. И это – абсолютно реальная цифра, поученная при измерении скорости светового луча.
  3. Световой год – величина дистанции, преодоленной лучом света за год, проходящий на Земле, в безостановочном и перманентном движении. Грубо излагая среднее значение парсека – 3 световых года (1 пк равен 0,3066 светового года).
  4. Применение этих значений позволило оперировать при вычислении колоссальными цифрами, не расписывая каждый раз огромнейшие величины с 25 и более нулями. Название «парсек» было образовано от слов «параллакс» и «секунда».

Применение человеческих знаний

Млечный путь – это огромное пространство, в котором находятся планеты, видимые звезды и созвездия. Это примерно то, что знает средний человек, не увлекающийся космическим пространством. Кроме этого есть еще Галактика Андромеды, Треугольника и около четырех десятков более мелких, карликовых галактик-спутников.

Красное смещение

И, наконец, самая высокая ступенька космологической лестницы расстояний. Красное смещение. Астрономы измеряют его значение, анализируя спектр космических объектов. Каждый элемент или молекула оставляет разные следы в этом спектре. Они проявляются лишь на определенных длинах волн. Но если галактика удаляется от нас, все частоты ее спектра смещаются в сторону увеличения. Длины волн спектров химических элементов меняются. И величина, на которую они сместились, называется красным смещением. Этот сдвиг связан с расстоянием до галактики по закону Хаббла. Он гласит, что чем дальше галактика находится от Земли, тем быстрее она удаляется от нас. Это происходит из-за расширения Вселенной. Измерение красного смещения позволило астрономам обнаружить некоторые из самых ранних известных галактик. Они находятся на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать всей Вселенной!

Астрономическая единица, световой год и парсек — типичные единицы измерения используемые в космосе

Типичные единицы измерения используемые в космосе — астрономическая единица, световой год и парсек. Давайте разбираться, что они значат.

⚪️Начнем с базовой единицы, используемой при оценке расстояний в Солнечной системе — так называемой астрономической единицы (а.е.).

Тут все очень просто — эта единица равна среднему расстоянию от Солнца до Земли (примерно 150 млн. км.), и с ее помощью можно легко оценить насколько дальше тот или иной объект в Солнечной системе от Солнца по сравнению с Землей.

⚪️Следующая единица измерения часто используется в научно-популярных материалах и научно-фантастической литературе — световой год. Это тоже, в общем-то, несложная для понимания величина.

Световой год — это расстояние, которое свет проходит в вакууме за один земной год (примерно 9.5 трлн. км или 63240 а.е.).

⚪️Парсек — уже более сложная для понимания единица измерения космических расстояний. Формальное определение у парсека следующее — парсек — это расстояние, с которого отрезок длиной в одну вышеупомянутую астрономическую единицу , перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″).

Звучит сложновато, не так ли? Попробую в двух словах объяснить «откуда есть пошла» данная единица. Итак, когда Земля движется по орбите вокруг Солнца, наш ракурс (или же угол) зрения на окружающие наше светило звезды — совсем немного (т.к. расстояния до звезд гигантские ) но меняется. И соответственно меняется положение той или иной звезды на небесней сфере. Таким образом, астрономы берут и измеряют положение какой-то отдельной звезды в двух противоположных точках земной орбиты (например 1-го января и 1-го июня), затем вычисляют видимое смещение звезды на небе (иначе — параллакс). И в результате мы получаем классический прямоугольный треугольник (см. картинку выше).

Одним из катетов треугольника является известное расстояние от Солнца до Земли, а величина противолежащего к этому катету угла является половиной измеренного угла смещения (параллакса) звезды. После, с помощью простейшей тригонометрии, вычисляется второй катет, являющийся как раз искомым расстоянием до звезды.

Собственно, расстояние до звезды, при котором величина того самого противолежащего угла будет равна 1-й угловой секунде — и является одним парсеком («парсек», кстати образован из слов параллакс и секунда). Это расстояние составляет 30.8 триллионов километров

Соотношения же между парсеком, световым годом и астрономической единицей — следующие:

1 парсек приблизительно равен 3.26 световым годам и 206265 астрономических единиц.

Кстати, астрономы предпочитают в своей профессии обычно использовать именно парсеки, т.к. это величина, которую можно получить из прямых наблюдений за космическими объектами. А в световые годы они переводят расстояния, когда им бывает нужно наглядно рассказать о космических расстояниях обычным людям, не так хорошо разбирающимся в астрономии, т.к. световой год — значительно понятнее на уровне интуиции. Все же величину скорости света (триста тысяч километров в секунду) знает большинство людей, интересующихся космосом в той или иной форме.
Астрономия

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: