Журнал «Все о Космосе»
Астрономическая единица
Расстояние в а.е.
Астрономическая единица (русское обозначение: а. е.; международное: au) — исторически сложившаяся единица измерения расстояний в астрономии, приблизительно равная среднему расстоянию от Земли до Солнца.
Свет проходит это расстояние примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд).
Применяется в основном для измерения расстояний между объектами Солнечной системы, внесолнечных систем, а также между компонентами двойных звёзд.
В сентябре 2012 года 28-я Генеральная ассамблея Международного астрономического союза в Пекине приняла решение привязать астрономическую единицу к Международной системе единиц (СИ). Астрономическая единица по определению равна в точности 149 597 870 700 метрам. Кроме того, МАС принял решение стандартизовать международное обозначение астрономической единицы: «au». Иногда применяются также обозначения «a. u.» или «AU». Существует также международный стандарт ISO 80000-3, который рекомендует применять обозначение «ua».
В Российской Федерации астрономическая единица допущена к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «астрономия». В соответствии с ГОСТ 8.417—2002, наименование и обозначение астрономической единицы не допускается применять с дольными и кратными приставками СИ.
Предыдущие определения
В соответствии с решением 10-й генеральной Ассамблеи МАС 1976 года астрономическая единица была определена как радиус круговой орбиты пробного тела в изотропных координатах, угловая скорость обращения по которой, при пренебрежении всеми телами Солнечной системы кроме Солнца, была бы точно равна 0,017 202 098 95 радиан в эфемеридные сутки. В системе постоянных IERS 2003 астрономическая единица полагалась равной 149 597 870,691 км.
История
Со времён появления гелиоцентрической системы, а особенно 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 параллакс. Расстояние до Луны было известно, но исходя из известных в XVII веке данных оценить отношение расстояний до Солнца и Луны не удавалось — наблюдение за Луной не даёт требуемой точности, а отношение масс Земли и Солнца также не было известно.
В 1672 году Джованни Кассини совместно со своим сотрудником Жаном Рише измерили параллакс Марса. Поскольку параметры орбиты Земли и Марса были измерены с высокой точностью, появилась возможность оценить величину астрономической единицы — в современных единицах у них получилось примерно 140 млн км. Впоследствии проводились уточнённые измерения астрономической единицы при помощи прохождений Венеры по солнечному диску. Сближение астероида Эрос с Землёй в 1901 году и измерение его параллакса позволили получить ещё более точную оценку.
Астрономическая единица также уточнялась с помощью радиолокации планет. Локацией Венеры в 1961 году установлено, что астрономическая единица равна 149 599 300 км. Возможная ошибка не превышала 2000 км. Повторная радиолокация Венеры в 1962 году позволила уменьшить эту неопределенность и уточнить значение астрономической единицы: оно оказалось равным 149 598 100±750 км. Выяснилось, что до локации 1961 года величина а. е. была известна с точностью 0,1 %.
Многолетние измерения расстояния от Земли до Солнца зафиксировали его медленное увеличение со скоростью около 15 метров за сто лет (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.
Источник
Измеряем космос: световой год, парсек, астрономическая единица
Космос огромен. Настолько огромен, что не все могут представить себе чудовищные расстояния, отделяющие одни космические тела от других. Если же речь заходит не о телах, а о галактиках, то даже мысленно вообразить себе картину вселенной может далеко не каждый.
Так, например, расстояние от Земли до Солнца 149 600 000 км. А ведь по космическим меркам это очень маленькое, крошечное расстояние. Так, до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра расстояние составляет 40 000 000 000 000 000 км. Понятно, что пользоваться единицами измерения расстояний, принятыми на Земле, совсем неудобно.
Для измерения расстояний в астрономии были введены совсем другие величины. В 2012 году в Системе единиц СИ была утверждена астрономическая единица , которая использовалась давно, но была внесистемной.
Астрономическая единица – это среднее расстояние между Землёй и Солнцем. Оно равно в точности 149 597 870 700 метрам. Обозначается астрономическая единица как «а.е.»
Другая «космическая» единица – световой год . Многие могли бы подумать, что этим термином измеряется временной промежуток, но световой год – это единица длины. Она равно расстоянию, которое проходит свет за один год. Зная скорость света в вакууме (299 792 458 м/c), легко подсчитать, что световой год равен 9 460 730 472 580 800 метрам. Это внесистемная единица, однако она очень часто используется в астрономии и научно-популярной литературе.
И, наконец, еще одна единица – парсек , обозначаемая как «пк». Это слово образовано от сокращения двух слов – «параллакс» и «секунда». Парсек равен расстоянию, с которого будет виден под углом в одну угловую секунду средний радиус орбиты Земли, если он перпендикулярен лучу зрения. Это очень большое расстояние – в метрах оно равно 3,0856776⋅10(16). Так, расстояние от нашего Солнца до Проксимы Центавра составляет всего 1,3 пк.
Источник
АЗИМУТ И ВЫСОТА СОЛНЦА НАД ГОРИЗОНТОМ
Высота Солнца над горизонтом – величина непостоянная. В течение дня из-за вращения Земли она проходит путь от 0 до 90 градусов и обратно через фазы восхода, зенита и заката. Но это если наблюдать за нашим светилом из своего города. В масштабах планеты угол, под которым его лучи падают на поверхность Земли в разных регионах, влияют как на климатические условия, так и на продолжительность времени суток.
На ледяных полюсах лучи солнечного света едва касаются нашей планеты. Там очень холодно, а день и ночь длятся по полгода и называются полярными. А вот жаркому экватору достается больше всего солнечного света, который падает туда под прямым углом. В тех краях и климат намного приятнее, и день с ночью имеют практически одинаковую продолжительность. Эти наблюдения подтверждают простой факт: чем выше Солнце, тем больше тепла и света оно дает, а его высота над горизонтом равна углу падения его лучей.
Еще один способ следить за перемещением нашей звезды на небе – это вычисление ее азимута. Сделать это можно с помощью онлайн-калькуляторов для любой точки Земли, например, для Москвы. Понадобятся лишь дата и время. Скажем, в полдень 15-го июня 2018-го года азимут и высота Солнца над горизонтом в Москве составляли 167,29 и 57,08 градуса соответственно.
Вычисление времени восхода и захода в цифровую эру тоже стало делом нескольких кликов. В той же Москве 22-го декабря 2018-го года Солнце встало только в 8:57, а зашло за горизонт уже в 15:58, подарив москвичам лишь семь часов светового дня.
Декабрь — это вообще месяц самых длинных ночей в Северном полушарии, а 22-ое декабря — это дата зимнего солнцестояния, самого короткого дня и самой долгой ночи в году для этой части света. Всему виной опять же высота Солнца над горизонтом. Зимой и особенно в декабре ее значения самые низкие за весь год.
Источник
Что называют световым годом? Сколько метров, километров, а.е. и парсек в одном светом годе?
Вселенная невероятно обширна, и объекты в ней отдалены друг от друга на огромные расстояния. Световой год (св. год или ly) — это единица измерения длины, а конкретно расстояния, которое свет преодолевает в условиях вакуума за один Юлианский год (365,25 дней). Его можно рассчитать, перемножив скорость света и продолжительность одного года.
Этот термин часто путают с единицей времени, потому что он включает слово «год». Иногда люди пишут что-то вроде «они на световые годы впереди своих технологий»; это может внести путаницу в понимание термина. Световой год выступает в качестве измерительной единицы для расстояний, как километры и мили, только в гораздо большем масштабе.
Для того чтобы вычислить световой год в метрах нужно умножить скорость света в м/с на количество секунд в одном Юлианском году:
299 792 458 м/с×31 557 600 с = 9 460 730 472 580 800 м (≈9,46×10 15 м)
Световой год в других единицах измерения составляет:
- 9,46 триллиона км (9,46×10 12 км);
- 5,88 триллиона миль (5,88×10 12 миль);
- 63 241,077 астрономических единиц;
- 0,306601 парсека.
Использование светового года в качестве единицы для определения расстояния позволяет нам осознать, что свет не перемещается мгновенно. Если галактику от нас отделяет миллион световых лет, это означает, что свету потребовался миллион лет, чтобы преодолеть расстояние до Земли. Поэтому если наблюдатель с Земли смотрит на галактику, которая удалена от нас на миллион световых лет, в действительности он видит, как она выглядела миллион лет назад.
Для определения дистанций внутри Солнечной системы световой год, как правило слишком велик для использования. Например, расстояние от Солнца до Земли составляет 0,00000156 световых лет. Эта единица измерения больше всего подходит для межгалактических расстояний. Астрономы также часто используют парсек (3,2616 светового года) для определения расстояний до объектов за пределами нашей звездной системы, но световой год сохранился в качестве популярной единицы измерения. Термин «световой год» упоминается во многих научно-популярных фантастических произведениях, таких как «Звездный путь».
Расстояние от Земли до некоторых астрономических объектов в световых годах:
- Луна: 40,4×10 -9 световых лет;
- Альфа Центавра: 4,367 световых года;
- Полярная звезда: 437 световых лет;
- Галактика Андромеды: 2 537 000 световых лет;
- Центр Млечного Пути: 27 700 световых лет.
Список использованных источников
Источник
Высота солнца над горизонтом: изменение и измерение. Восход солнца в декабре
Жизнь на нашей планете зависит от количества солнечного света и тепла. Страшно представить даже на миг, что было бы, если бы на небе не было такой звезды, как Солнце. Каждая травинка, каждый листочек, каждый цветочек нуждается в тепле и свете, как люди в воздухе.
Угол падения лучей солнца равен высоте солнца над горизонтом
Количество солнечного света и тепла, которое поступает на земную поверхность, прямо пропорционально углу падения лучей. Солнечные лучи могут падать на Землю под углом от 0 до 90 градусов. Угол попадания лучей на землю разный, потому что наша планета имеет форму шара. Чем он больше, тем светлее и теплее.
Таким образом, если луч идёт под углом 0 градусов, он только скользит вдоль поверхности земли, не нагревая её. Такой угол падения бывает на Северном и Южном полюсах, за полярным кругом. Под прямым углом солнечные лучи падают на экватор и на поверхность между Южным и Северным Тропиком.
Если угол попадания солнечных лучей на землю прямой, это говорит о том, что солнце в зените.
Таким образом, угол падения лучей на поверхность земли и высота солнца над горизонтом равны между собой. Зависят они от географической широты. Чем ближе к нулевой широте, тем угол падения лучей ближе к 90 градусам, тем выше находится солнце над горизонтом, тем теплее и светлее.
Как солнце изменяет свою высоту над горизонтом
Высота солнца над горизонтом не является постоянной величиной. Напротив, она всегда изменяется. Причина этого кроется в непрерывном движении планеты Земля вокруг звезды Солнце, а также вращении планеты Земля вокруг собственной оси. В результате день сменяет ночь, а времена года друг друга.
Территория между тропиками получает больше всех тепла и света, здесь день и ночь практически равны друг другу по продолжительности, а солнце находится в зените 2 раза в год.
Поверхность за полярным кругом получает всех меньше тепла и света, здесь существуют такие понятия, как полярные день и ночь, которые длятся около полугода.
Дни осеннего и весеннего равноденствия
Выделены 4 основные астрологические даты, которые определяет высота солнца над горизонтом. 23 сентября и 21 марта – дни осеннего и весеннего равноденствия. Это означает, что высота солнца над горизонтом в сентябре и марте в эти дни 90 градусов.
Южное и Северное полушария освещаются солнцем одинаково, а долгота ночи равна долготе дня. Когда в Северном полушарии наступает астрологическая осень, то в Южном, наоборот, весна. То же самое можно сказать о зиме и лете. Если в Южном полушарии зима, то в Северном – лето.
Дни летнего и зимнего солнцестояния
22 июня и 22 декабря – дни летнего и зимнего солнцестояния. 22 декабря наблюдается самый короткий день и самая длинная ночь в Северном полушарии, а зимнее солнце находится на самой низкой высоте над горизонтом за весь год.
Выше широты 66,5 градуса солнце находится под горизонтом и не восходит. Это явление, когда зимнее солнце не восходит на горизонт, называется полярной ночью. Самая короткая ночь бывает на широте 67 градусов и длится всего 2 суток, а самая длинная бывает на полюсах и длится 6 месяцев!
Декабрь является из всего года тем месяцем, когда в Северном полушарии самые длинные ночи. Люди в Центральной России просыпаются на работу в темноте и возвращаются тоже в темное время суток. Это тяжелый месяц для многих, так как нехватка солнечного света сказывается на физическом и моральном состоянии людей. По этой причине может даже развиться депрессия.
В Москве в 2016 г. восход солнца в декабре 1 числа будет в 08.33. При этом долгота дня составит 7 часов 29 минут. Заход солнца за горизонт будет очень рано, в 16.03. Ночь составит 16 часов 31 минуту. Таким образом, получается, что долгота ночи в 2 раза больше, чем долгота дня!
В этом году день зимнего солнцестояния – 21 декабря. Самый короткий день будет длиться ровно 7 часов. Затем 2 дня продержится такая же ситуация. И уже с 24 декабря день пойдёт на прибыль медленно, но верно.
В среднем в сутки будет прибавляться по одной минуте светлого времени. В конце месяца восход солнца в декабре будет ровно в 9 часов, что на 27 минут позже, чем 1-го декабря
22 июня – день летнего солнцестояния. Всё происходит с точностью до наоборот. За весь год именно в эту дату самый длинный день по продолжительности и самая короткая ночь. Это касаемо Северного полушария.
В Южном всё наоборот. С этим днём связаны интересные природные явления. За Полярным кругом наступает полярный день, солнце не заходит за горизонт на Северном полюсе 6 месяцев. В Санкт-Петербурге в июне начинаются загадочные белые ночи. Длятся они примерно с середины июня в течение двух-трёх недель.
Все эти 4 астрологические даты могут меняться на 1-2 дня, так как солнечный год не всегда совпадает с календарным годом. Также смещения происходят в високосные года.
Высота солнца над горизонтом и климатические условия
Солнце является одним из самых важных климатообразующих факторов. В зависимости от того, как изменялась высота солнца над горизонтом над конкретным участком земной поверхности, меняются климатические условия и времена года.
Например, на Крайнем Севере лучи солнца падают под очень маленьким углом и только лишь скользят вдоль поверхности земли, совсем не нагревая её. Под условием этого фактора климат здесь крайне суровый, присутствует вечная мерзлота, холодные зимы с леденящими ветрами и снегами.
Чем больше высота солнца над горизонтом, тем теплее климат. Например, на экваторе он необычайно жаркий, тропический. Сезонные колебания также в районе экватора практически не чувствуются, в этих районах вечное лето.
Измерение высоты солнца над горизонтом
Как говорится, всё гениальное – просто. Так и здесь. Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом элементарно прост. Он представляет собой горизонтальную поверхность с шестом посередине длиной 1 метр. В солнечный день в полдень шест отбрасывает самую короткую тень. С помощью этой кратчайшей тени и проводятся расчёт и измерения. Нужно замерить угол между концом тени и отрезком, соединяющим конец шеста с концом тени. Эта величина угла и будет являться углом нахождения солнца над горизонтом. Этот прибор называется гномоном.
Гномон – это древний астрологический инструмент. Существуют и другие приборы для измерения высоты солнца над горизонтом, такие как секстант, квадрант, астролябия.
Источник