Астрономические единицы измерения вселенной

Астрономические единицы измерения вселенной

Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту среднего (полного) общего образования и рассчитан на преподавание предмета из расчета 3 часа в неделю.

Учебник объединяет сведения об основных законах и закономерностях, наиболее важных открытиях и достижениях в области химии, физики, астрономии, что формирует у учащихся представление о природе как целостной системе, а также о взаимосвязи человека, природы и общества.

Современное оформление, многоуровневые вопросы и задания, дополнительная информация и возможность параллельной работы с электронным приложением способствуют эффективному усвоению учебного материала.

Учебник адресован учащимся 10 класса.

Книга: Естествознание. Базовый уровень. 10 класс

Единицы измерения Вселенной.

Единицы измерения Вселенной.

Многолетние исследования позволили человечеству составить представление о строении Вселенной и находящихся в ней объектах и установить место, которое занимает в ней наша Земля. Огромные, по сравнению с привычными для нас, расстояния, разделяющие звёзды и галактики, а также скорости движения многих космических объектов привели к убеждению, что Вселенная в целом обладает качествами, с которыми нам не приходится иметь дело в повседневной жизни. Поэтому этот мир получил особое название мегамира, т. е. огромного мира.

Для того чтобы оценить размеры этого мира, сложно использовать обычные единицы измерения, например километры. Мы получим числа, выраженные десятью в такой огромной степени, что воспринимать и сравнивать их будет чрезвычайно сложно. В качестве единиц расстояния в мегамире для относительно небольших расстояний применяют астрономическую единицу, а для совсем огромных – световой год. Астрономическая единица – это среднее расстояние от Земли до Солнца, она составляет 149 600 000 км. Световой год равен расстоянию, которое свет проходит в течение года. Зная, что скорость света равна 300 000 км/с, а год насчитывает 31 536 000 с, нетрудно подсчитать число километров, которое укладывается в один световой год: оно составляет 9,46 10 12 км, т. е. 9 500 000 000 000 км! Иногда для измерения астрономических расстояний используют единицу, называемую парсек, она примерно в три раза больше светового года и равна 3,1 • 10 13 км.

Существующие данные о размере Вселенной свидетельствуют о том, что мы имеем дело с действительно огромным миром, совершенно несопоставимым с привычными для нас масштабами. Самые мощные из существующих телескопов способны разглядеть объекты, находящиеся от нас на расстоянии 28 млрд световых лет, т. е. 10 23 км. Это означает, что диаметр видимой Вселенной составляет около 60 млрд световых лет. Согласно недавно проведённым расчётам, диаметр Вселенной ещё больше и может доходить до 80 млрд световых лет. Такие размеры представить себе просто невозможно. Если бы диаметр Вселенной был равен диаметру земного шара, то величина Солнечной системы соответствовала бы размерам бактерии.

Тем не менее, несмотря на относительно малые размеры, Солнечная система и особенно Земля имеют огромное значение для человечества, поскольку, по выражению К. Э. Циолковского, являются его колыбелью.

Источник

Астрономическая система единиц — Astronomical system of units

Астрономическая система единиц , прежнее названием МАЯ (1976) Система астрономических постоянные , является системой измерения , разработанным для использования в астрономии . Он был принят Международным астрономическим союзом (МАС) в 1976 году резолюцией № 1 и был значительно обновлен в 1994 и 2009 годах (см. Астрономическая постоянная ).

Система была разработана из-за трудностей с измерением и выражением астрономических данных в Международной системе единиц ( единиц СИ ). В частности, существует огромное количество очень точных данных, касающихся положения объектов в Солнечной системе, которые невозможно удобно выразить или обработать в единицах СИ. Благодаря ряду модификаций астрономическая система единиц теперь явно признает последствия общей теории относительности , которая является необходимым дополнением к Международной системе единиц для точной обработки астрономических данных.

Астрономическая система единиц — это трехмерная система в том смысле , что она определяет единицы длины , массы и времени . Соответствующие астрономические константы также фиксируют различные системы отсчета , необходимые для сообщения о наблюдениях. Это обычная система, в которой ни единица длины, ни единица массы не являются истинными физическими константами , и существует по крайней мере три различных меры времени.

СОДЕРЖАНИЕ

Астрономическая единица времени

Астрономическая единица времени — день , определяемый как 86 400 секунд . 365,25 дней составляют один юлианский год . Символ D используется в астрономии для обозначения этого устройства.

Астрономическая единица массы

Астрономическая единица массы — масса Солнца . Символ M _this часто используется для обозначения этого устройства. Массы Солнца ( М _☉ ), 1.988 92 × 10 30 кг , стандартный способ выражения массы в астрономии , используемый для описания масс других звезд и галактик . Он равен массе Солнца , около 333 000 раз масса Земли или 1 048 раз превышает массу Юпитера .

На практике массы небесных тел появляются в динамике Солнечной системы только через произведения GM , где G — постоянная гравитации. В прошлом GM Солнца можно было определить экспериментально с ограниченной точностью. Его текущее принятое значение G M _☉ = 1,327 124 420 99 (10) × 10 20 м 3 с −2 .

Масса Юпитера

Масса Юпитера ( M _J или M _JUP ) — единица массы, равная полной массе планеты Юпитер , 1,898 × 10 27 кг . Масса Юпитера используется для описания масс газовых гигантов , таких как внешние и внесолнечные планеты . Он также используется при описании коричневых карликов и планет с массой Нептуна.

Масса Земли

Масса Земли ( M _⊕ ) — это единица массы, равная массе Земли . 1 M _⊕ = 5.9742 × 10 24 кг . Масса Земли часто используется для описания масс каменистых планет земной группы . Он также используется для описания планет с массой Нептуна. Одна масса Земли равна 0,003 в 15 раз больше массы Юпитера.

Астрономическая единица длины

Астрономическая единица длины теперь определена как 149 597 870 700 метров. Это примерно равно среднему расстоянию Земля – Солнце. Ранее она определялась как длина, для которой гравитационная постоянная Гаусса ( k ) принимает значение 0,017 202 098 95, если единицами измерения являются астрономические единицы длины, массы и времени. Размеры k 2 — это размеры постоянной гравитации ( G ), то есть L 3 M −1 T −2 . Термин «единица расстояния» также используется для длины A , в то время как в общем случае ее обычно называют просто «астрономической единицей», символом au.

Эквивалентная формулировка старого определения астрономической единицы — это радиус невозмущенной круговой ньютоновской орбиты вокруг Солнца частицы, имеющей бесконечно малую массу, движущуюся со средним движением 0,017 202 098 95 радиан в день. Скорость света в IAU является значением , определенным с ₀ = 299 792 458 м / с единиц СИ. В терминах этой скорости старое определение астрономической единицы длины имело принятое значение: 1 а.е. = c ₀ τ _A = ( 149 597 870 700 ± 3 ) м, где τ _A — время прохождения света через астрономическую единицу. Астрономическая единица длины была определена при условии , что измеренные данные в эфемерид совпадают наблюдения, и что в свою очередь определяет время прохождения Т _А .

Другие единицы измерения астрономических расстояний

Расстояния до далеких галактик обычно указываются не в единицах расстояния, а в единицах красного смещения . Причины этого в том, что преобразование красного смещения в расстояние требует знания постоянной Хаббла , которая не была точно измерена до начала 21 века, и что на космологических расстояниях кривизна пространства-времени позволяет придумать несколько определений расстояния. Например, расстояние, определяемое количеством времени, которое требуется лучу света, чтобы добраться до наблюдателя, отличается от расстояния, определяемого видимым размером объекта.

Источник

РАЗБИРАЕМСЯ В ЧЕМ ИЗМЕРЯЕТСЯ КОСМОС

У астрономов своеобразное чувство юмора. Иначе чем объяснить эти странные единицы измерения, часто вводящие в заблуждение наивных граждан. Световой год, парсек, а.е. что это?

Здравствуйте друзья, меня зовут Валентин Анатольевич, и сегодня мы попробуем разобраться в чем же измеряется космос.

Угловая мера расстояний

Для измерения расстояний между светилами на ночном небе астрономы используют угловую меру. От наблюдателя проводятся прямые к звездам или планетам на небесной сфере. Угол между этими прямыми и будет угловым расстоянием.

Причем это делать можно буквально на пальцах. Так толщина мизинца на вытянутой руке соответствует примерно одному градусу. Толщина большого пальца двум. Кулак это уже 10 градусов, ну а два кулака соответственно 20.

Угловые расстояния на пальцах

Но если на небесной сфере расстояния между звездами можно измерить даже на пальцах, то в реальности никаких пальцев уже не хватит. И здесь вводятся три основные единицы измерения расстояний: световой год, парсек и астрономическая единица.

Астрономическая единица

В принципе, в масштабах солнечной системы, еще актуальны привычные нам километры и метры, но все же удобнее использовать астрономические единицы.

Одна астрономическая единица (а.е.) соответствует среднему расстоянию от Земли до Солнца или размеру большой полуоси ее орбиты. Это 149 597 870 700 метров.

1 а.е. = 149 597 870 700 м

Восемь астрономических единиц, это минимальное расстояние, на которое сближается Сатурн и Земля. Можете перевести это расстояние в километры, и прикинуть сколько раз придется сделать капиталку двигателя вашего автомобиля намотав на нем такой километраж.

Астрономическая единица по Земным меркам величина, конечно, большая, но все же для измерения расстояний за пределами солнечной системы она будет мелковата. Поэтому идем дальше.

Световой год

Световой год (св. год), это расстояние, которое проходит свет за один год. Ну или за 365 суток или соответственно 31 536 000 секунд. Чтоб почувствовать весь масштаб давайте умножим это все на скорость света в вакууме c=3*10 8 м/с и тем самым переведем световой год в метры.

1 св.год = 9,46 *10 15 м

Парсек и годичный параллакс

Еще одна загадочная единица в астрономии — это парсек (пк), он больше светового года в три с лишним раза.

1 пк =3,2616 св.года.

Можете написать в комментариях сколько это будет в метрах.

Само слово парсек это производное от двух слов параллакс и секунда. Так как его определяют как расстояние до объекта, годичный параллакс которого будет равен одной угловой секунде. Что бы понять, о чем идет речь, давайте для начала разберемся что же такое параллакс.

Если смотреть на какой-то объект из разных точек, то его положение относительно удаленного фона будет меняться. Это смещение и называется параллаксом.

Чем дальше находится объект, тем медленнее он меняет свое относительное положение при движении наблюдателя. Соответственно тем меньше у него параллакс.

Зная расстояние между точками наблюдения, угол смещения и тригонометрию, можно определить расстояние до нашего объекта.

Попробуйте угадать для чего нужна эта штука.

Земля движется вокруг Солнца в течении года, а значит будет меняться точка наблюдения и появляться годичный параллакс звезд.

Величина годичного параллакса какой-либо звезды равна углу, под которым большая полуось земной орбиты видна с этой звезды.Большая полуось как мы говорили ранее равна одной астрономической единице.

Что же такое парсек? Представим, что мы находимся в 1 парсеке от Солнца. Тогда угловое расстояние от Земли до Солнца будет равно одной секунде. В пересчете на мизинцы, это… 1/3600… Очень мало, а значит 1 парсек — это очень далеко.

Зачем!

Может возникнуть вопрос на кой черт нам нужна эта астрономия, с ее астрономическими единицами, парсеками и световыми годами?

Дам небольшой совет. Если у Вас вдруг возникли проблемы, выразите свой рост в световых годах. Поделите это все на диаметр нашей галактики. Он, к слову, составляет примерно 100 000 световых лет.

Посмотрите на получившееся число и почувствуйте на сколько Вы малы в галактических масштабах, и на сколько ничтожны Ваши проблемы.

Источник

В чём измеряются далёкие расстояния в космосе?

Расстояния в космосе настолько огромны, что нам очень трудно понять: а насколько это далеко? Например, мы можем представить легко расстояния до соседних населённых пунктов, гораздо труднее нам вообразить расстояние до другой страны, а мысленно проложить путь на иной континент, пожалуй, под силу лишь путешественникам. А теперь попробуйте представить путь, к примеру, на край Солнечной системы! В километрах их уже не запишешь (ибо получаются слишком громоздкие цифры), и у астрономов есть для этого особые единицы измерения – астрономическая единица, парсек, световой год. В этой статье мне бы и хотелось рассказать о них!

Километр

Если учёным необходимо описать расстояние между относительно близкими объектами, например, между соседними планетами и их спутниками, то удобнее это сделать в километрах. Например, расстояние от Солнца до Меркурия – 58 млн км, от Земли до Луны 380 000 км, ближайшее от Земли до Марса – 55, 76 млн км.

Астрономическая единица

В масштабах Солнечной системы ещё актуальны привычные нам километры и метры, но всё же они довольно неудобны. Чтобы не писать слишком длинные цифры, учёные часто используют астрономические единицы. Одна астрономическая единица (сокращённо а. е.) соответствует среднему расстоянию от Солнца до Земли – 150 миллионов км. Ну а если вам хочется узнать наиболее конкретное число, то астрономическая единица считается равной в точности 149 597 870 700 метрам. Например, если мы будем описывать расстояние от Земли до Сатурна в км, то кратчайший путь составит 1195 млн км, или 8 астрономических единиц. Среднее расстояние от Земли до Нептуна = 4, 35 млрд км, или 29 а. е. Как видим, проще записывать в а. е.

Чтобы хотя бы немного представить, насколько это далеко, то скажем, что одну а. е. пешеход со скоростью 5 км/ч преодолел бы за 3424 года! Если ехать на машине со скоростью в 100 км/ч, то на этот же путь у вас бы ушли долгих 170 лет.

Астрономическая единица в пределах «домашних» масштабов – величина, конечно же, большая. Но всё-таки за пределами Солнечной системы она будет всего лишь крохотным отрезком на очень длинной «линейке», поэтому переходим к следующей величине – световому году.

Световой год

Это наиболее распространённая единица измерения. Огромные расстояния в космосе измеряются световыми годами. Световой год – это путь, который свет преодолевает за год — 9 триллионов км, ну а кому хочется более громоздкое число, то вот, пожалуйста: 9 460 730 472 581 км.

Парсек

Это ещё одна единица измерения расстояний в космосе, которая довольно часто встречается в разных источниках. Парсек больше светового года примерно в 3 раза. 1 парсек = 3, 2616 светового года, или 1 парсек = 30, 9 трлн км! С их помощью определяют очень большие расстояния, в основном между звёздами, галактиками и их скоплениями, причём, не просто в парсеках, а даже в кило- и мегапарсеках.

Само слово «парсек» образовано от двух слов: «параллакс» и «секунда», поскольку его определяют, как расстояние до объекта, годичный параллакс которого будет равен одной угловой секунде.

Чтобы понять это определение, рассмотрим движение Земли вокруг Солнца. Каждые полгода наша планета оказывается на противоположных по отношению друг к другу точках орбиты. Если смотреть с Земли на достаточно близкую звезду, нам будет казаться, что она колеблется «туда-сюда» на фоне Вселенной.

Тот же эффект возникнет, если поднять вверх большой палец, вытянуть вперёд руку и поочерёдно закрывать один глаз. Попробуйте это сделать прямо сейчас 🙂 Что заметили? Создаётся ощущение, будто вы двигаете рукой – это и есть параллакс – мнимое смещение ближнего объекта относительно дальнего фона (пусть это даже будет стена).

Проследив, как меняются углы от наблюдателя до звезды или до какой-нибудь далёкой галактики, можно вычислить расстояние. Как это сделать? Представьте прямоугольный треугольник, основание которого – это расстояние от Земли до Солнца (напомним, что оно равняется одной а. е.). Катет треугольника – это расстояние до звезды, а угол определяет, насколько с нашей точки зрения будет меняться положение объекта на небе.

Небо делится на 360 градусов. В каждом градусе 60 угловых минут, а в каждой угловой минуте 60 угловых секунд. Получается, что небосвод поделён на 3600 угловых секунд. Так, параллакс ближайшей к нам звезды Проксима Центавра составляет примерно 0, 77 угловой секунды. Именно настолько она смещается за то время, пока наша планета совершает половину оборота вокруг Солнца. С помощью этих данных учёные вычислили, что от Проксимы Центавра нас отделяет расстояние в 1,3 парсека или 4 световых года.

Источник