Каким термином характеризуется расстояние от земли до солнца парсек

Парсек (символ: ПК ) является единицей длины для измерения больших расстояний до астрономических объектов за пределами Солнечной системы , примерно равна 3,26 световых лет или 206.000 астрономических единиц (а.е.), т.е. 30,9 триллионов километров (19,2 триллионов миль ) . Парсек получается с помощью параллакса и тригонометрии и определяется как расстояние, на котором 1 а.е. составляет угол в одну угловую секунду ( 1 / 3600 о степени ). Это соответствует 648 000 / π астрономические единицы, то есть 1 шт = 1 / загар (1 «) аи . Ближайшая звезда, Проксима Центавра , находится примерно в 1,3 парсека (4,2 световых года) от Солнца . Большинство звезд, видимых невооруженным глазом на ночном небе, находятся в пределах 500 парсек от Солнца.

Слово парсек портманто р arallax одной ар гр сек ОНД, и был придуман британским астрономом Герберт Холл Тернер в 1913 году , чтобы сделать расчеты астрономических расстояний от только необработанных данных наблюдений легко для астрономов. Отчасти по этой причине, блок предпочтительный в астрономии и астрофизике , хотя световой год остается заметным в научно — популярных текстах и общем пользовании . Хотя парсеки используются для более коротких расстояний в пределах Млечного Пути , несколько парсеков требуются для более крупных масштабов Вселенной, включая килопарсек (кпк) для более далеких объектов внутри и вокруг Млечного Пути, мегапарсек (Мпк) для средних значений. расстояние до галактик и гигапарсеков (Гпк) для многих квазаров и самых далеких галактик.

В августе 2015 года Международный астрономический союз (МАС) принял Резолюцию B2, в которой, как часть определения стандартизированной шкалы абсолютной и кажущейся болометрической звездной величины , упоминалось существующее явное определение парсека как точного 648 000 / π au, или приблизительно 3,085 677 581 491 3673 × 10 16 метров (на основе точного определения астрономической единицы в системе СИ, разработанного IAU 2012). Это соответствует определению парсека под малым углом, которое можно найти во многих астрономических справочниках.

СОДЕРЖАНИЕ

История и происхождение

Парсек определяется как равный длине соседнего отрезка (противоположный отрезок — 1 а.е.) чрезвычайно вытянутого воображаемого прямоугольного треугольника в пространстве. Эти два аспекта , на которых основан этот треугольник являются его короче , ноги, длина одной из астрономической единицы (среднее Земли — Солнца расстояние), а стягиваемый угол вершины противоположной ноги , что, измеряя один угловой секунды . Применяя правила тригонометрии к этим двум значениям, можно определить единичную длину другого отрезка треугольника (парсек).

Один из старейших методов, используемых астрономами для расчета расстояния до звезды, — это запись разницы углов между двумя измерениями положения звезды на небе. Первое измерение проводится с Земли с одной стороны от Солнца, а второе — примерно через полгода, когда Земля находится с противоположной стороны от Солнца. Расстояние между двумя положениями Земли при проведении двух измерений вдвое превышало расстояние между Землей и Солнцем. Разница в углах между двумя измерениями в два раза больше угла параллакса, который образован линиями от Солнца и Земли к звезде в удаленной вершине . Тогда расстояние до звезды можно было рассчитать с помощью тригонометрии. Первые успешные опубликованные прямые измерения объекта на межзвездных расстояниях были предприняты немецким астрономом Фридрихом Вильгельмом Бесселем в 1838 году, который использовал этот подход для вычисления расстояния в 3,5 парсек до 61 Лебедя .

Параллакс звезды определяется как половина углового расстояния , на которое звезда движется относительно небесной сферы, когда Земля вращается вокруг Солнца. Точно так же, с точки зрения этой звезды, это угол наклона большой полуоси орбиты Земли. Звезда, Солнце и Земля образуют углы воображаемого прямоугольного треугольника в космосе: прямой угол — это угол на Солнце, а угол у звезды — это угол параллакса. Длина стороны, противоположной углу параллакса, — это расстояние от Земли до Солнца (определяется как одна астрономическая единица, а.е.), а длина соседней стороны дает расстояние от Солнца до звезды. Следовательно, если измерить угол параллакса, а также правила тригонометрии, можно найти расстояние от Солнца до звезды. Парсек определяется как длина стороны, примыкающей к вершине, занятой звездой, угол параллакса которой равен одной угловой секунде.

Использование парсек в качестве единицы расстояния естественно следует из метода Бесселя, потому что расстояние в парсеках может быть вычислено просто как обратная величина угла параллакса в угловых секундах (т.е. если угол параллакса равен 1 угловой секунде, объект находится на расстоянии 1 пк от Солнце; если угол параллакса составляет 0,5 угловой секунды, объект находится на расстоянии 2 пк и т. д.). В этом соотношении не требуются тригонометрические функции , поскольку задействованные очень малые углы означают, что можно применить приближенное решение тонкого треугольника .

Хотя он, возможно, использовался раньше, термин парсек впервые был упомянут в астрономической публикации в 1913 году. Королевский астроном Фрэнк Уотсон Дайсон выразил озабоченность по поводу необходимости названия для этой единицы расстояния. Он предложил название Астрон , но отметил , что Карл Шарлье предложил сириометр и Герберт Холл Тернер предложил парсек . Прижилось предложение Тернера.

Расчет стоимости парсека

По определению 2015 г. 1 а.е. длины дуги образует угол 1 ″ в центре круга радиуса 1 шт . То есть, 1 шт = 1 а.е. / тангенс (1″ ) ≈ 206,264.8 а.е. по определению. Преобразование из градусов / минуты / секунды единиц радианов ,

1 ПК 1 au знак равно 180 × 60 × 60 π <\ displaystyle <\ frac <1 <\ mbox >> <1 <\ mbox >>> = <\ frac <180 \ times 60 \ times 60><\ pi>>> , а также 1 au знак равно 149 597 870 700 м <\ Displaystyle 1 <\ mbox > = 149 \, 597 \, 870 \, 700 <\ mbox >> (точно по определению au 2012 г.)

π ПК знак равно 180 × 60 × 60 au знак равно 180 × 60 × 60 × 149 597 870 700 знак равно 96 939 420 213 600 000 м <\ displaystyle \ pi <\ mbox > = 180 \ times 60 \ times 60 <\ mbox > = 180 \ times 60 \ times 60 \ times 149 \, 597 \, 870 \, 700 = 96 \ , 939 \, 420 \, 213 \, 600 \, 000 <\ mbox >> (точно по определению 2015 г.)

1 ПК знак равно 96 939 420 213 600 000 π знак равно 30 856 775 814 913 673 м <\ displaystyle 1 <\ mbox > = <\ frac <96 \, 939 \, 420 \, 213 \, 600 \, 000><\ pi>> = 30 \, 856 \, 775 \, 814 \ , 913 \, 673 <\ mbox >> (с точностью до метра )

На диаграмме выше (не в масштабе) S представляет Солнце, а E — Землю в одной точке своей орбиты. Таким образом, расстояние ES равно одной астрономической единице (а.е.). Угол SDE составляет одну угловую секунду ( 1 / 3600 о степени ) , таким образом , по определению D представляет собой точку в пространстве на расстоянии одного парсек от Солнца Расстояние SD рассчитывается с помощью тригонометрии следующим образом:

S D знак равно E S загар ⁡ 1 ″ <\ displaystyle \ mathrm = <\ frac <\ mathrm > <\ tan 1 ''>>> S D ≈ E S 1 ″ знак равно 1 au 1 60 × 60 × π 180 знак равно 648 000 π au ≈ 206 264,81 au . <\ displaystyle \ mathrm \ приблизительно <\ frac <\ mathrm > <1 ''>> = <\ frac <1 \, <\ mbox >> <<\ frac <1>< 60 \ times 60>> \ times <\ frac <\ pi><180>>>> = <\ frac <648 \, 000><\ pi>> \, <\ mbox > \ приблизительно 206 \, 264.81 <\ mbox >.>

Поскольку астрономическая единица определяется как 149 597 870 700 м , можно рассчитать:

Следовательно, если 1 ly ≈ 9,46 × 10 15 м,

потом 1 шт. ≈ 3,261 563 777 LY

Следствие гласит, что парсек — это также расстояние, с которого необходимо рассматривать диск диаметром в одну астрономическую единицу, чтобы он имел угловой диаметр в одну угловую секунду (если поместить наблюдателя в точку D, а диаметр диска — на ES ).

Математически, чтобы рассчитать расстояние, учитывая полученные угловые измерения от инструментов в угловых секундах, формула будет иметь вид:

Расстояние звезда знак равно Расстояние земля-солнце загар ⁡ θ 3600 <\ displaystyle <\ text > _ <\ text > = <\ frac <<\ text > _ <\ text <земля-солнце>>> <\ tan <\ frac <\ theta ><3600>>>>>

где θ — измеренный угол в угловых секундах, Расстояние _{Земля-Солнце} — постоянная величина ( 1 у.е. или 1,5813 × 10 −5 св. Лет ). Расчетное расстояние до звезды будет в тех же единицах измерения, что и для расстояния _{Земля-Солнце} (например, если Расстояние _{Земля-Солнце} = 1 а.е. , единица измерения расстояния до _звезды в астрономических единицах; если Расстояние _{Земля-Солнце} = 1,5813 × 10 −5 св. лет , единицей измерения расстояния до _звезды являются световые годы).

Длина парсека, используемая в Резолюции B2 IAU 2015 (точно 648 000 / π астрономических единиц) точно соответствует тому, что получено с помощью малоуглового расчета. Это отличается от классического определения обратной касательной примерно на 200 км , т.е. только после 11-й значащей цифры . Поскольку астрономическая единица была определена МАС (2012) как точная длина в системе СИ в метрах, теперь парсек соответствует точной длине системы СИ в метрах. С точностью до метра малоугловой парсек соответствует 30 856 775 814 913 673 м .

Использование и измерение

Метод параллакса — это основной шаг калибровки для определения расстояния в астрофизике ; однако точность измерений угла параллакса наземным телескопом ограничена примерно 0,01 ″ , а значит до звезд не более 100 шт дальний. Это связано с тем, что атмосфера Земли ограничивает резкость изображения звезды. Космические телескопы не ограничены этим эффектом и могут точно измерять расстояния до объектов, превышающие пределы наземных наблюдений. В период с 1989 по 1993 год спутник Hipparcos , запущенный Европейским космическим агентством (ЕКА), измерял параллаксы около 100 000 звезд с астрометрической точностью около 0,97 мсек. Дуги , и получены точные измерения звездных расстояний до звезд до На расстоянии 1000 шт .

Спутник ЕКА Gaia , запущенный 19 декабря 2013 года, предназначен для измерения одного миллиарда звездных расстояний с точностью до 20 микросекунд , что дает погрешность в 10% в измерениях до центра Галактики , примерно 8000 шт далеко в созвездии в Стрельце .

Расстояния в парсеках

Расстояния меньше парсека

Расстояния, выраженные в долях парсека, обычно связаны с объектами внутри одной звездной системы. Так, например:

• Одна астрономическая единица (а.е.) — расстояние от Солнца до Земли — чуть меньше 5 × 10 −6 шт .
• Самый дальний космический зонд , Voyager 1 , был 0,000 703 ПК с Земли по состоянию на январь 2019 года. » Вояджер-1″ взял 41 год, чтобы преодолеть это расстояние.
• Облако Оорта оценивается приблизительно 0,6 шт в диаметре

Парсек и килопарсек

Расстояния, выраженные в парсеках (пк), включают расстояния между ближайшими звездами, например, в одном спиральном рукаве или шаровом скоплении . Расстояние в 1000 парсеков (3262 св. Лет) обозначается килопарсеками (кпк). Астрономы обычно используют килопарсек для обозначения расстояний между частями галактики или внутри групп галактик . Так, например:

• Один парсек примерно равен 3,26 светового года.
• Проксима Центавра , ближайшая известная звезда к Земле, кроме Солнца, находится на расстоянии 1,3 парсека (4,24 св. Лет), по данным прямого измерения параллакса.
• Расстояние до рассеянного скопленияПлеяды составляет 130 ± 10 шт. ( 420 ± 30 св. Лет ) от нас, согласно измерениям параллакса Hipparcos .
• Центр в Млечном Пути составляет более 8 килопарсек (26000) LY от Земли, и Млечный Путь составляет примерно 34 килопарсек (110,000 LY) в поперечнике.
• Андромеды ( M31 ) составляет около 780 кпсов (2500000 LY) от Земли.

Мегапарсек и гигапарсек

Астрономы обычно выражают расстояния между соседними галактиками и скоплениями галактик в мегапарсеках (Мпк). Мегапарсек — это один миллион парсеков, или около 3 260 000 световых лет. Иногда, галактические расстояния приведены в единицах ГПЦ / ч (как в «50 / ч Мпк», также написано « 50 Мпк час -1 »). h — постоянная (« безразмерная постоянная Хаббла ») в диапазоне 0,5 отражающая неопределенность в значении постоянной Хаббла H для скорости расширения Вселенной: h = ЧАС / 100 км / с / Мпк . Постоянная Хаббла становится актуальной при преобразовании наблюдаемого красного смещения z в расстояние d по формуле d ≈ c / ЧАС × z .

Один гигапарсек (Гпк) — это один миллиард парсеков — одна из самых больших обычно используемых единиц длины . Один гигапарсек составляет около 3,26 миллиарда световых лет, или примерно 1 / 14 от расстояния до горизонта в наблюдаемой Вселенной (продиктована космического фонового излучения ). Астрономы обычно используют гигапарсек для выражения размеров крупномасштабных структур, таких как размер Великой стены CfA2 и расстояние до нее ; расстояния между скоплениями галактик; и расстояние до квазаров .

• Андромеды составляет около 0,78 Мпк (2500000 LY) от Земли.
• Ближайшее крупное скопление галактик , то Дева кластер , составляет около 16,5 Мок (54000000 LY) от Земли.
• Галактика RXJ1242-11 , имеющая ядро сверхмассивной черной дыры, подобное ядру Млечного Пути , находится примерно в 200 Мпк (650 миллионов световых лет) от Земли.
• Галактика нитьHercules-Corona Borealis Great Wall , в настоящее время крупнейшей известной структуры во Вселенной, составляет около 3 ГПХ (9800000000 ют) в поперечнике.
• Горизонт частиц (граница наблюдаемой Вселенной ) имеет радиус около 14 ГПХ (46 млрд ют).

Единицы объема

Для определения количества звезд в Млечном Пути выбираются объемы в кубических килопарсеках (kpc 3 ) в различных направлениях. Подсчитываются все звезды в этих объемах и статистически определяется общее количество звезд. Аналогичным образом определяется количество шаровых скоплений, пылевых облаков и межзвездного газа. Для определения количества галактик в сверхскоплениях выбираются объемы в кубических мегапарсеках (Мпк 3 ). Все галактики в этих объемах классифицированы и подсчитаны. Тогда общее количество галактик можно определить статистически. Огромная пустота Ботеса измеряется кубическими мегапарсеками.

В физической космологии объемы в кубические гигапарсек (Гпк 3 ) выбираются для определения распределения материи в видимой Вселенной и для определения количества галактик и квазаров. Солнце в настоящее время является единственной звездой в своем кубическом парсеке (pc 3 ), но в шаровых скоплениях звездная плотность может составлять от 100–1000 пк −3 .

Объем наблюдений гравитационно-волновых интерферометров (например, LIGO , Virgo ) выражается в кубических мегапарсеках (Мпк 3 ) и по сути является величиной эффективного расстояния в кубе.

В популярной культуре

Парсек, по-видимому, неправильно использовал в качестве меры времени Хан Соло в «Новой надежде» , первом фильме « Звездных войн» , когда он утверждал, что « пробежал Кессель менее чем за 12 парсеков». Это утверждение было повторено в «Пробуждении силы» , но было изменено в « Соло: Звёздные войны. История» , где говорилось, что « Тысячелетний сокол» преодолел меньшее расстояние (в отличие от более быстрого) из-за более опасного маршрута через гиперпространство . Он также неоднозначно используется как пространственная единица в Мандалорце .

В книге «Морщинка во времени » «мегапарсек» — это прозвище, которое мистер Марри назвал своей дочери Мэг.

Источник