Как принято называть расстояние от солнца до земли

Расстояние между Землей и Солнцем

Попытки рассчитать расстояние от Земли до Солнца и прогнозировать связанные с ним явления начали предпринимать в Древней Греции. Тогда были произведены приблизительные вычисления, которые стали основой для последующего развития астрономической науки. Современным ученым уже доступны технологии, которые позволяют определять расстояние до Солнца с погрешностью до нескольких долей сантиметра.

Точное расстояние на сегодняшний день

Расстояние между центрами Земли и Солнца принято считать равным 149 597 870 км, но этот показатель условен. Планета совершает движение по эллиптической орбите, поэтому ее удаленность от звезды постоянно меняется.

Понятие астрономической единицы

Расстояние, на которое удалено Солнце от Земли, называют астрономической единицей. С ее помощью принято совершать измерения дистанций между космическими объектами. Русское обозначение единицы — а.е., в международном формате — au.

Решением Международного астрономического союза с 2012 г. астрономическая единица привязана к Международной системе единиц (СИ) и равна 149 597 870 700 м. Данный показатель используется для вычислений, не требующих высокой точности. В ином случае рассчитывается величина для нужного момента времени.

Современные технологии космической отрасли позволяют определять величину астрономической единицы с высокой точностью. Наблюдая за изменениями ее значения, в 2004 г. российские ученые Г. Красинский и В. Брумберг обнаружили, что Земля и Солнце расходятся. Постепенное отклонение объектов незначительно и составляет около 15 см ежегодно. Причина явления пока не установлена, но выдвинуто много интересных гипотез.

Влияние приливов и отливов на дистанцию

По мнению команды японского астрофизика Такахо Миура, расхождение рассматриваемых космических объектов объясняется приливным взаимодействием. Невзирая на малые размеры планеты относительно Солнца, она должна порождать в теле звезды приливы, т. к. более близкие участки светила притягиваются немного сильнее, чем дальние. Подобные приливы передвигаются по поверхности и тормозят вращение объекта. Поскольку полный момент импульса системы Земля-Солнце сохраняется, происходит незначительное расширение гелиоцентрической орбиты.

Афелий и перигелий

Афелий и перигелий характеризуют максимальный и минимальный параметры удаленности Земли от звезды. Это связано с эллиптической формой орбиты Земли.

Афелий, или апогелий — это дальняя точка гелиоцентрической орбиты Земли, которая удалена от Солнца на 152 098 233 км. Термином «афелий» астрофизики называют точку гелиоцентрической орбиты любого космического тела, которая находится максимально далеко от нашей звезды. Земля максимально отдаляется от Солнца в период с 3 по 7 июля.

Соответственно, перигелий — ближайшая точка, которая располагается на расстоянии 147 098 291 км от звезды. Земля ежегодно проходит эту отметку со 2 по 5 января.

Измерения расстояния до Солнца в Древней Греции

Древнегреческие ученые стали первопроходцами в вопросе определения расстояния от Земли до Солнца. В то время они располагали лишь простым инструментарием и геометрическими методами.

Предположения Аристарха Самосского

Основой для его вычислений стало предположение, что шарообразная Луна отражает солнечный свет. Когда она будет располагаться в половине фазы, можно провести прямой угол Земля-Луна-Солнце. При этом сторона Земля-Луна является катетом, а Земля-Солнце — гипотенузой. Согласно идее Аристарха, расстояние до звезды выражается отношением катета к гипотенузе и составляет 1:19. Данный результат отличается от действительных значений в 20 раз, что связано с неточными расчетами. Аристарх брал за основу данные визуальных наблюдений, что всегда чревато большими погрешностями.

Измерения Гиппарха Никейского

Величайшим астрономом античности называли Гиппарха Никейского — древнегреческого математика II в. до н.э. Он привнес в астрономические вычисления более точные методы древневавилонских исследователей.

Фундаментом метода Гиппарха стало понимание причины лунных затмений, заключающейся в том, что спутник оказывается в тени нашей планеты. При этом тень имеет коническую форму с вершиной, расположенной ближе к Луне. Применив простейшие измерительные инструменты, астроном вычислил радиусы исследуемых объектов. Используя правила подобия треугольников, он смог определить удаленность Солнца. Полученное значение составило 382 тыс. км. Результаты Гиппарха были признаны самыми точными за период древней истории.

Расчеты Нового времени

Исследователи Нового времени подошли к расчетам космических расстояний более скрупулезно. Большинство их трудов обладали высокой точностью и признаны научными кругами тех лет.

Метод прямоугольных треугольников Кристиана Гюйгенса

Нидерландский ученый Кристиан Гюйгенс в 1653 г. предпринял попытку произвести собственные расчеты. Его методика оказалась похожа на подход Аристарха Самосского. Гюйгенс также применил метод исследования прямоугольного треугольника, только для системы Земля-Венера-Солнце. Случайно угадав величину Венеры, он произвел вычисления. Научные круги не восприняли измерения астронома всерьез, посчитав их догадкой.

Измерения Кассини и Рише

В 1672 г. Джованни Кассини, находясь в Париже, проводил наблюдения за движением Марса по звездному небу. Аналогичные исследования он поручил своему помощнику Жану Рише, отправив коллегу в Гвиану.

Для измерений Кассини использовал расположение звезд, окружающих Марс, а затем сопоставил данные с наблюдениями Рише. Ученому удалось определить длину отрезка Земля-Марс, на основе которой он смог вычислить дистанцию Земля-Солнце. Астроном использовал научные методы, благодаря чему результаты его работы были признаны.

Метод параллакса

В своих экспериментах Кассини и Рише использовали явление параллактического смещения — видимого изменения положения космического тела относительно фоновых объектов, отдаленных от него на некоторое расстояние. Смещение становится очевидным, когда наблюдатель меняет точку обзора.

Метод стандартных свечей

Посредством тригонометрических параллаксов определяются расстояния до близких космических объектов. Для измерения дистанций тел, удаленных на большое расстояние, применяется метод стандартных свечей. Он учитывает правило, согласно которому освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния.

В качестве стандартных свечей выступают звезды. Поскольку светила с идентичной температурой и размерами излучают одинаковую энергию, однотипные звезды используются для определения расстояний. Зная удаленность и величину энерговыделения Солнца, можно вычислить расстояние до похожих звезд.

Исследования Новейшего времени

Технологии Новейшего времени произвели революцию в астрономических исследованиях, позволив получить максимально точные данные о расстояниях в космосе.

Метод радиолокации

Измерение расстояния с помощью радиолокации базируется на передаче импульсов к небесному телу. Отправленные волны отражаются от объекта и возвращаются. После этого анализируется их интенсивность и время движения, на основании чего рассчитывается пройденная дистанция.

Сложность использования метода радиолокации состоит в том, что интенсивность волн уменьшается обратно пропорционально четвертой степени расстояния до изучаемого объекта. Для решения задачи приходится создавать мощные передатчики и большие антенны. Но затраты оправдываются высокой точностью полученных данных. Погрешность составляет несколько километров.

Определение дистанции лазером

Принцип лазерной локации идентичен радиоволновому методу. Мощный передатчик направляет к небесному телу световой луч, который отражается от него и возвращается на Землю. Интенсивность и время его прохождения учитываются при расчете расстояния.

Данный метод отличается высокой точностью и позволяет получать данные с погрешностью до нескольких долей сантиметра, но для реализации метода требуется технологически сложное и дорогостоящее оборудование.

Единицы измерения космических расстояний

Для оперирования гигантскими космическими расстояниями земные меры не подходят. В астрономии существуют три главные единицы измерения:

Астрономическая единица — составляет 149,6 млн км.
Световой год — составляет около 9 460 730 472 580 800 м и представляет собой пройденное световой волной за юлианский год расстояние.
Парсек — примерно равен 3,26 светового года и определяется как дистанция, с которой радиус орбиты Земли виден под углом в 1 секунду дуги. Данная мера применяется профессиональными астрономами вместо светового года.

Астрономическая единица используется для вычисления дистанций в пределах Солнечной системы, а световой год и парсек — для оценки межзвездных космических расстояний.

Источник

Как далеко расположено Солнце — объяснение для детей

Расстояние до Солнца – описание для детей с фото: как далеко до Солнца от Земли, Юпитера, Нептуна, Облака Оорта, Проксима Центавра, эллиптическая орбита.

Даже для самых маленьких известно, что в центре нашей системы расположена звезда и источник существования всего живого – Солнце. Именно вокруг него вращаются все небесные тела, включая и нашу Землю. Важно объяснить детям, что расстояние между Землей и Солнцем принято называть астрономической единицей. Причем она стала постоянной, которую используют для определения всех расстояний в пределах Солнечной системы. Обозначается «а.е.» и равняется 149 597 870 700 метрам. Какое же расстояние до Солнца?

Итак, родители или в школе могут напомнить, что эту цифру применяют во всех дистанциях в пределах нашей системы. Например, если мы говорим о Юпитере, то он удален на 5.2 а.е., а Нептун – 30.07 а.е. Наиболее удаленной дистанцией обладает Облако Оорта, расположенное на самом внешнем крае системы. Оно содержит множество комет, и удалено на 100000 а.е. Если измерять расстояние к ближайшей соседней звезде (Проксима Центавра), то получим 250000 а.е.

Наглядное изображение расстояние от Солнца до планет. Соотношения размеров и относительных расстояний соблюдены

Но, чтобы дать полное объяснение для детей, следует заметить, что последующие расстояния слишком огромны, а потому ученые используют световые годы. Один такой год – 63239 а.е. (это дистанция, которую свет проходит за один земной год). В таком случае, Проксима Центавра расположена в 4.2 световых лет.

Эллиптическая орбита

Итак, дети уже поняли, что а.е. представляет собою среднее расстояние от Земли до Солнца. Родители или же в школе говорили, что на полное вращение вокруг звезды у нашей Земли уходит 365.25 дней. Но нельзя забывать, что планета двигается не по кругу, а эллипсу. То есть, это говорит о том, что в некоторые моменты Земля подходит ближе, а в другие максимально отдаляется. Наиболее короткая дистанция происходит в начале января (перигелий) – 146 миллионов км, а дальняя – в начале июля (афелий), достигающий 152 миллионов км.

Поиск расстояния

Если обратиться к истории, то первым человеком, который взялся за измерение этой дистанции, стал Аристарх в 250 г. до н.э. В 1653 году попытку предпринял астроном Кристиан Гюйгенс. Для этого он воспользовался фазами Венеры, из которых составил треугольник Венера-Земля-Солнце. Это происходит, когда Венера освещается лишь наполовину. Тогда три объекта формируют прямоугольный треугольник (от земного наблюдателя). Угадав (случайно) размер Венеры, ему удалось вычислить дистанцию от нее к Земле. Добавив к этой цифре информацию об углах, он смог определить удаленность от Солнца. Но важно объяснить детям, что все это было лишь догадкой, поэтому не воспринималось всерьез в научных кругах.

В 1672 году к ним подключился Джованни Кассини. Он использовал метод параллакса (угловая разница), чтобы определить дистанцию до Марса, а параллельно вычислил и удаленность от Солнца. Для этого он отправил Жана Ришера (коллегу) во Французскую Гвиану, а сам остался в Париже. Он использовал для измерения положение фоновых звезд вокруг Марса, а потом триангулировал замеры с расстоянием между собою и Ришером. Получив дистанцию Земля-Марс, он смог найти и Земля-Солнце. Так как он использовал более научные методы, его результаты признают и сейчас.

Новое уравнение

Конечно, многое изменилось, когда человечеству удалось выйти в космос. Определение а.е. до этого было «радиусом невозмущенной круговой ньютоновской орбиты вокруг Солнца частицы, имеющей бесконечно малую массу, движущуюся в среднем 0,01720209895 радиан в сутки (постоянная Гаусса)».

Сравнительное расстояние от Солнца до Земли и Юпитера в астрономических единицах

Но проблема в том, что оно никак не вписывалось в общую теорию относительности. Если бы все пользовались старым определением, то а.е. менялось бы в зависимости от расположения наблюдателя в любой точке нашей системы. Например, на Юпитере оно отличалось бы от земного на 1000 метров. Тем более, что постоянная Гаусса полагается на солнечную массу. Но наша звезда продолжает терять вес вместе с излучением, а значит постоянная меняется также.

В августе 2012 года Международный астрономический союз проголосовал за то, чтобы заменить определение а.е. и оставить старую цифру 149 597 870 700 метров. Это измерение полагается на скорость света, фиксированное расстояние, которое никак не связано с солнечной массой. Метр – дистанция, которую свет прошел в вакууме за 1/299,792,458 секунды.

Теперь вы знаете, какое расстояние до Солнца. Используйте наши фото, видео, рисунки и подвижные модели онлайн, чтобы лучше разобраться в описании и характеристике звезды. Кроме того, на сайте есть онлайн телескопы, наблюдающие за Солнцем в режиме реального времени, и 3D-модель Солнечной системы со всеми планетами, картой Солнца и видом на поверхность.