MIS ON ASTRONOOMILINE üKSUS?

Send

Kosmosega tegelemiseks meeldib meile, inimestele, asju diivanil tuttavatena diivanile panna. Eksoplaneetide uurimisel klassifitseerime need nende sarnasuste järgi meie enda päikesesüsteemi planeetidega - st maapealse, gaasigigandi, Maa suuruse, Jupiteri suuruse, Neptuuni suurusega jne. Ja astronoomiliste vahemaade mõõtmisel teeme palju sama.

Näiteks on üks kõige sagedamini kasutatavaid vahendeid kosmose kauguste mõõtmiseks astronoomiline ühik (AU). Maa ja Päikese vahelise kauguse põhjal võimaldab see üksus astronoomidel iseloomustada Päikese planeetide ja Päikese ning Päikeseväliste planeetide ja nende tähtede vahelisi suuri vahemaid.

Definitsioon:

Kehtiva astronoomilise kokkuleppe kohaselt võrdub üks astronoomiline ühik 149 597 870,7 kilomeetriga (ehk 92 955 807 miili). See on aga Maa ja Päikese vaheline keskmine kaugus, kuna Maa orbitaalperioodil see vahemaa varieerub. Teisisõnu, Maa ja Päikese vaheline kaugus varieerub ühe aasta jooksul.

Aasta jooksul liigub Maa 147,095 000 km (91 401 000 mi) kaugusel Päikesest perihelioonis (selle lähim punkt) 152 100 000 km (94 500 000 mi) afääri (kõige kaugemasse kohta) või 0,983 kaugusele. AUs kuni 1,016 AU.

Arengu ajalugu:

Varaseim registreeritud näide astronoomide kohta, kes hindasid Maa ja Päikese vahelist kaugust, pärineb klassikalisest antiigist. 3. sajandil eKr. Päikese ja Kuu suurustel ja vahemaadel - mis omistatakse Kreeka matemaatikule Aristarchusele Samosest - oli kaugus Maa ja Kuu vahel hinnanguliselt 18 kuni 20 korda suurem.

Kuid tema kaasaegne Archimedes oma 3. sajandi eKr teoses Sandreckoner, väitis ka, et Samos Aristarchus paigutas Maa raadiust 10 000-kordsesse kaugusesse. Sõltuvalt kummagi prognoosikomplekti väärtustest oli Aristarchus umbes 2-st (Maa raadiuse korral) kuni 20 (Maa ja Kuu vaheline kaugus).

Hiina vanim matemaatiline tekst - I sajandist eKr pärinev traktaat, mida nimetatakse Zhoubi Suanjing- sisaldab ka hinnangulist kaugust Maa ja Päikese vahel. Anonüümse traktaadi kohaselt võiks kauguse arvutada konkreetsete vahemaade kaugusel asuvate objektide tekitatud noontime varjude pikkuse geomeetriliste mõõtmiste abil. Kuid arvutused põhinesid mõttel, et Maa oli tasane.

Kuulus 2. sajandi CE matemaatik ja astronoom Ptolemy tuginesid trigonomeetrilistele arvutustele, et saada kauguse hinnang, mis oleks võrdne Maa raadiuse 1210-kordse suurusega. Kasutades kuuvarjutuste andmeid, hindas ta Kuu nähtavat läbimõõtu, aga ka Kuu varjutuse ajal Kuu poolt läbi käinud Maa varjut koonuse nähtavat läbimõõtu.

Kasutades Kuu parallaksi, arvutas ta välja ka Päikese ja Kuu näivad suurused ning jõudis järeldusele, et Päikese läbimõõt võrdub Kuu läbimõõduga, kui viimane oli Maast kõige kaugemal. Sellest Ptolemaios jõudis päikese ja Kuu vahekorrani umbes 19-1, see arv arvutati Aristarchuse poolt.

Järgmiseks tuhandeks aastaks püsiks Ptolemaiose hinnangul Maa ja Päikese vahemaa (sarnaselt enamiku tema astronoomiliste õpetustega) keskaja Euroopa ja islami astronoomide seas kaanoniks. Alles 17. sajandil hakkasid astronoomid tema arvutusi ümber vaatama ja muutma.

See sai võimalikuks tänu teleskoobi leiutisele, aga ka Kepleri kolmele planeetide liikumise seadusele, mis aitasid astronoomidel suurema täpsusega arvutada planeetide ja Päikese vahelisi suhtelisi vahemaid. Mõõtes Maa ja teiste Päikese planeetide vahelist kaugust, suutsid astronoomid täpsemate väärtuste saamiseks viia läbi parallaksi mõõtmisi.

19. sajandiks olid valguse kiiruse ja valguse aberratsiooni püsivuse määramise tulemuseks Maa ja Päikese vahemaa esimene otsene mõõtmine kilomeetrites. 1903. aastaks hakati esimest korda kasutama mõistet “astronoomiline üksus”. Ja kogu 20. sajandi jooksul muutusid mõõtmised üha täpsemaks ja keerukamaks tänu osaliselt Einsteini relatiivsusteooria mõju täpsetele vaatlustele.

Kaasaegne kasutus:

1960. aastateks viisid otsese radarimõõtmise, telemeetria ja Päikesesüsteemi uurimine kosmosesondi abil siseplaneetide ja muude objektide positsioonide täpsed mõõtmised. 1976. aastal võttis Rahvusvaheline Astronoomia Liit (IAU) oma 16. Peaassamblee ajal vastu uue määratluse. Uue määratluse kohaselt osutasid nad astronoomiliste konstandite süsteemile järgmist:

“Astronoomiline pikkuseühik on see pikkus (A), mille jaoks Gaussi gravitatsioonikonstant (k) on väärtus 0,0120209895, kui mõõtühikuteks on pikkuse, massi ja aja astronoomilised ühikud. K² mõõtmed vastavad gravitatsiooni konstandile (G), st L³M^-1T^–². Mõistet “ühikukaugus” kasutatakse ka pikkuse A korral. ”

Vastusena hüper-täpsete mõõtmiste arengule otsustas rahvusvaheline massi- ja mõõtekomitee (CIPM) 1983. aastal muuta rahvusvahelist ühikute süsteemi (SI). Kooskõlas sellega määratlesid nad uuesti mõõdetava arvesti järgmiselt: valguse kiirus vaakumis.

Kuid 2012. aastal tegi IAU kindlaks, et relatiivsustegevuse võrdsustamine muutis AU mõõtmise liiga keerukaks, ja määratles uuesti astronoomilise ühiku meetrite osas. Selle kohaselt võrdub üks AU täpselt 149597870,7 km (92,955807 miljonit miili), 499 valgussekundit, 4,8481368 × 10.^-6 parselist ehk 15,812507 × 10^-6 aastal.

Tänapäeval kasutatakse AU-d tavaliselt kauguste mõõtmiseks ja päikesesüsteemi arvuliste mudelite loomiseks. Seda kasutatakse ka päikeseenergiaväliste süsteemide mõõtmisel, protoplanetaarsete pilvede ulatuse või päikeseenergiaväliste planeetide ja nende lähtetähe vahelise kauguse arvutamiseks. Tähtedevahelise kauguse mõõtmisel on AU-d mugava mõõtmise pakkumiseks liiga väikesed. Sellisena tuginetakse teistele üksustele - näiteks parsec ja kerge aasta.

Universum on tohutu koht ja isegi selle väikese nurga mõõtmine annab hämmastavaid tulemusi. Kuid nagu alati, eelistame väljendada neid viisil, mis on sama relatiivne ja tuttav.

Oleme siin ajakirjas Space Magazine kirjutanud palju huvitavaid artikleid Päikesesüsteemi vahemaade kohta. Siit saate teada, kui kaugel on planeedid Päikesest, kui kaugel on elavhõbe Päikesest? Kui kaugel on Veenus Päikesest? Kui kaugel on Maa Päikesest ?, Kui kaugel on Marss Päikesel ?, Kui kaugel? Jupiter päikesest ?, kui kaugel on Saturn päikesest ?, kui kaugel on uraan päikesest ?, kui kaugel on Neptuun päikesest ?, kui kaugel on Pluuto?

Kui soovite rohkem teavet Maa orbiidi kohta, vaadake NASA päikesesüsteemi uurimise lehte.

Samuti oleme salvestanud astronoomialavastuse episoodi, mis on pühendatud astronoomia vahemaade mõõtmisele. Kuulake siin, 10. osa: Kauguse mõõtmine universumis.

Allikad: