Când vine vorba de tratarea cosmosului, noi, oamenilor, ne place să facem lucruri în termeni familiari. Când examinăm exoplanetele, le clasificăm în funcție de asemănările lor cu planetele din propriul nostru sistem solar - adică terestru, gigant pe gaz, de dimensiunea Pământului, de dimensiuni Jupiter, de dimensiuni de Neptun etc. Și atunci când măsurăm distanțe astronomice, facem mult la fel.
De exemplu, unul dintre cele mai utilizate mijloace de măsurare a distanțelor în spațiu este cunoscut sub numele de unitate astronomică (AU). Pe baza distanței dintre Pământ și Soare, această unitate le permite astronomilor să caracterizeze distanțele vaste între planetele solare și Soare, și între planetele extra-solare și stelele lor.
Definiție:
Conform convenției astronomice actuale, o singură unitate astronomică este echivalentă cu 149.597.870,7 kilometri (sau 92.955.807 mile). Totuși, aceasta este distanța medie între Pământ și Soare, deoarece această distanță este supusă unei variații în timpul perioadei orbitale a Pământului. Cu alte cuvinte, distanța dintre Pământ și Soare variază în decursul unui singur an.
Pe parcursul unui an, Pământul se deplasează de la distanța de 147.095.000 km (91.401.000 mi) de la Soare la perihelie (cel mai apropiat punct) la 152.100.000 km (94.500.000 km) la afelion (punctul cel mai îndepărtat) - sau de la o distanță de 0.983 AU la 1.016 AU.
Istoria dezvoltării:
Cel mai vechi exemplu înregistrat de astronomi estimând distanța dintre Pământ și Soare datează din Antichitatea clasică. În secolul al III-lea î.e.n., Pe dimensiunile și distanțele Soarelui și Lunii - ceea ce este atribuit matematicianului grec Aristarh din Samos - distanța a fost estimată a fi între 18 și 20 de ori distanța dintre Pământ și Lună.
Cu toate acestea, arhimedeul său contemporan, în lucrarea sa din secolul al III-lea î.e.n. Sandreckoner, a mai susținut că Aristarh din Samos a plasat distanța de 10.000 de ori mai mare decât raza Pământului. În funcție de valorile fiecărui set de estimări, Aristarh a fost redus cu un factor de aproximativ 2 (în cazul razei Pământului) până la 20 (distanța dintre Pământ și Lună).
Cel mai vechi text matematic chinezesc - tratatul secolului I î.Chr. Cunoscut sub numele de Zhoubi Suanjing- conține, de asemenea, o estimare a distanței dintre Pământ și Soare. Conform tratatului anonim, distanța ar putea fi calculată prin efectuarea de măsurători geometrice ale lungimii umbrelor neuniversale create de obiecte distanțate la distanțe specifice. Cu toate acestea, calculele s-au bazat pe ideea că Pământul era plat.
Celebrul matematician al secolului II CE și astronomul Ptolemeu s-au bazat pe calcule trigonometrice pentru a veni cu o estimare a distanței care era echivalentă cu 1210 ori mai mare decât raza Pământului. Folosind înregistrări ale eclipselor lunare, el a estimat diametrul aparent al Lunii, precum și diametrul aparent al conului de umbră al Pământului traversat de Lună în timpul unei eclipse lunare.
Folosind paralaxa Lunii, el a calculat și dimensiunile aparente ale Soarelui și ale Lunii și a ajuns la concluzia că diametrul Soarelui era egal cu diametrul Lunii atunci când acesta din urmă se afla la cea mai mare distanță de Pământ. De aici, Ptolemeu a ajuns la un raport dintre distanța solară și cea lunară de aproximativ 19 la 1, aceeași cifră derivată de Aristarh.
În următoarele mii de ani, estimările lui Ptolemeu ale distanței Pământ-Soare (la fel ca majoritatea învățăturilor sale astronomice) ar rămâne canon în rândul astronomilor medievali europeni și islamici. Abia în secolul al XVII-lea, astronomii au început să-și reconsidere și să-și revizuiască calculele.
Acest lucru a fost posibil datorită invenției telescopului, precum și a celor trei legi ale mișcării planetare ale lui Kepler, care au ajutat astronomii să calculeze distanțele relative între planete și Soare cu o precizie mai mare. Măsurând distanța dintre Pământ și celelalte planete solare, astronomii au fost capabili să efectueze măsurători de paralaxe pentru a obține valori mai precise.
Până în secolul 19, determinările despre viteza luminii și constanta aberației luminii au avut ca rezultat prima măsurare directă a distanței Pământ-Soare în kilometri. Până în 1903, termenul de „unitate astronomică” a fost folosit pentru prima dată. Și de-a lungul secolului XX, măsurătorile au devenit din ce în ce mai precise și sofisticate, datorită în parte observațiilor exacte ale efectelor Teoriei relativității lui Einstein.
Mod de utilizare modern:
Până în anii '60, dezvoltarea măsurătorilor directe de radar, telemetrie și explorarea sistemului solar cu sonde spațiale a dus la măsurători precise ale pozițiilor planetelor interioare și ale altor obiecte. În 1976, Uniunea Astronomică Internațională (UAU) a adoptat o nouă definiție în cadrul celei de-a 16-a Adunări Generale a acestora. Ca parte a sistemului lor de constante astronomice, noua definiție a declarat:
„Unitatea astronomică de lungime este acea lungime (A) pentru care constanta gravitațională gaussiană (k) ia valoarea 0.01720209895 când unitățile de măsură sunt unitățile astronomice de lungime, masă și timp. Dimensiunile k² sunt cele ale constantei de gravitație (G), adică L³M-1T–2. Termenul „distanță unitară” este de asemenea utilizat pentru lungimea A. ”
Ca răspuns la dezvoltarea măsurătorilor hiper-precise, Comitetul internațional pentru greutăți și măsuri (CIPM) a decis să modifice Sistemul internațional de unități (SI) în 1983. În consecință, acestea au redefinit contorul pentru a fi măsurat în termeni de viteza luminii în vid.
Cu toate acestea, până în 2012, IAU a stabilit că egalizarea relativității a făcut măsurarea UA prea complexă și a redefinit unitatea astronomică în termeni de metri. În conformitate cu aceasta, o singură UA este egală cu 149597870,7 km exact (92.955807 milioane mile), 499 secunde lumină, 4,8481368 × 10-6 de un parsec sau 15.812507 × 10-6 de un an lumină.
Astăzi, AU este utilizat în mod obișnuit pentru a măsura distanțele și pentru a crea modele numerice pentru sistemul solar. Este, de asemenea, utilizat la măsurarea sistemelor extra-solare, calculând amploarea norilor protoplanetari sau distanța dintre planetele extra-solare și steaua lor mamă. Atunci când se măsoară distanțele interstelare, UA sunt prea mici pentru a oferi măsurători convenabile. Ca atare, se folosesc și alte unități - cum ar fi parsecul și anul lumină -.
Universul este un loc imens și măsoară chiar și micul nostru colț al acestuia producând rezultate uluitoare. Dar întotdeauna, preferăm să le exprimăm în moduri la fel de relatabile și familiare.
Am scris multe articole interesante despre distanțele din Sistemul Solar aici la Space Magazine. Iată Cât de departe sunt planetele de la Soare ?, Cât de departe este Mercur de Soare ?, Cât de departe este Venus de Soare ?, Cât de departe este Pământul de Soare ?, Cât de departe este Marte de Soare? Jupiter de la Soare ?, Cât de departe este Saturn de Soare ?, Cât de departe este Uranus de Soare ?, Cât de departe este Neptun de Soare ?, Cât de departe este Pluton de Soare?
Dacă doriți mai multe informații despre orbita Pământului, consultați pagina de explorare a sistemului solar a NASA.
De asemenea, am înregistrat un episod al Castului astronomic dedicat măsurării distanțelor în astronomie. Ascultă aici, episodul 10: Măsurarea distanței în Univers.
surse:
- NASA: Programul obiectelor din apropierea Pământului - Unitatea astronomică (AU)
- EarthSky - Ce este o unitate astronomică?
- Cosmos rece - unitate astronomică
- Wikipedia - Unitatea astronomică
