Парсек, световой год, а.е. Как не запутаться в терминах?
Иногда кажется, что некоторые понятия и термины очевидны практически каждому. Поэтому когда в беседе «всплывает» очередной термин и тебя спрашивают «а сколько это?», удивляешься и начинаешь объяснять.
С другой стороны, зачем удивляться? Человек не обязан быть специалистом во всех сферах!
Но чтобы громкие газетные заголовки не вводили в заблуждение, базовыми понятиями лучше владеть.
«Рядом с нами на расстоянии всего в 10 парсек открыта похожая на Землю планета».
Громкий заголовок, который говорит: 10 парсек — буквально рядом!
Но насколько это «рядом»? Давайте разберемся и изучим три наиболее распространенные меры расстояний в космосе.
1. Астрономическая единица (а.е, в международной терминологии au)
Как и многие «меры» сложилась исторически и лишь недавно была привязана в к международной системе единиц.
Почти всю историю с момента появления понятия «а.е» астрономической единицей считалось расстояние, равное большой полуоси орбиты Земли. Данное расстояние постоянно уточнялось, пока в 2012 году его не решили зафиксировать и приняли равным 149 587 870 700 метрам.
Таким образом, астрономическая единица — это почти сто пятьдесят миллионов километров!
Много? Вроде бы да, ведь автомобилю, движущемуся со скоростью 80 км/час необходимо более двухсот лет, чтобы преодолеть такое расстояние.
С развитием наблюдательной астрономии и ростом глубины проникновения нашего взора во Вселенную становилось очевидно: а.е. слишком мала, как следствие не очень удобна в качестве меры расстояний.
Поэтому появились большие меры.
2. Световой год
Максимальной скоростью в вакууме обладает свет. И составляет она 299 792 458 метров в секунду.
Световой год — расстояние, которое свет в вакууме проходит за год. (Если быть более точным, то расстояние, которое электромагнитные волны проходят в вакууме без воздействия гравитационных полей за один юлианский год)
Таким образом световой год — это приблизительно 9 460 730 472 580 800 метров, то есть более 63000 астрономических единиц или около 13,5 миллионов лет путешествия на автомобиле.
Но в профессиональной среде световым годом как единицей измерения пользуются редко обычно его применяют в научно-популярной литературе и в СМИ.
Для оценки больших расстояний астрономы используют третью популярную единицу измерения и соответствующие приставки к ней (кило- мега-).
3. Парсек
Наиболее используемая в астрономии единица измерения для оценки больших расстояний.
И, к сожалению, наиболее сложная для понимания без соответствующей подготовки.
Сам парсек, как единица измерения, естественным образом вытек из одного из наиболее старых методов измерения расстояний в астрономии — метода тригонометрических параллаксов (само название составлено из «параллакс» и «секунда»).
Определение так и звучит: парсек равен расстоянию до объекта годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде.
В последствии понятие уточнили, а в 2015 определили как 648000 деленное на число Пи и умноженное на одну а.е.
Правда для того, чтобы оценить расстояние в парсеках важно лишь знать, как оно связано с более простыми для нас километрами, световыми годами и так далее.
Один парсек приблизительно равен 3,262 светового года, что составляет около 206 тысяч астрономических единиц, то есть чуть меньше 31 триллиона километров и более сорока миллионов лет путешествия на автомобиле.
И чтобы понимать сколь грандиозны расстояния во Вселенной небольшая табличка примеров
Поэтому когда СМИ в очередной раз кричат, что в десятке парсек открыли планету, очень похожую на Землю, помните, что хоть по космическим меркам десяток парсек это и не особо далеко, это триста триллионов километров. на машине туда полмиллиарда лет ехать!
Почему расстояния в космосе измеряются не в километрах, а в световых годах и парсеках?
Любители понаблюдать за звездами и почитать упоительные истории о далеких планетах, наверняка обращали внимание на расстояние до них, выраженное либо в парсеках, либо в световых годах.
Сколько это в километрах? Зачем появились такие единицы измерения и как их высчитывают?
Расстояние от нашей планеты до Луны составляет 384 тысячи км, до Солнца – 150 млн. км, до Нептуна – 4.6 млрд. км.
В пределах нашей Солнечной системы такие цифры относительно понятны и читаемы. Однако, что если заглянуть подальше?
Расстояние от Земли до Бетельгейзе – яркой звезды в созвездии Ориона, которая намеревается взорваться, достигает 8 квадриллионов км. Это цифра с 15-ю нулями.
Самая далекая галактика от нас – UDFj. Её обнаружили в 2011 году. Расстояние до неё невозможно вообразить. Она дальше Бетельгейзе в 13 млрд. раз. Записать такую цифру на бумаге и попробовать провести математические вычисления практически не реально.
Поэтому ученые придумали 3 величины – астрономическую единицу, световой год и парсек. Они нагляднее выражают космические расстояния и удобнее в вычислениях.
Астрономическая единица (а.е.)
Величина равна радиусу орбиты Земли вокруг Солнца.
Учитывая, что орбита у нас эллиптическая, а не идеально круглая, то берется среднее расстояние от поверхности планеты до поверхности светила. Это те самые 150 млн. км. Более точное значение – 149,597,870,700 метров.
Такая единица используется при рассмотрении относительно малых астрономических расстояний.
Это расстояние, которое преодолел луч света за год.
В секунду свет преодолевает 300 тысяч км (точно 299 792 км). Это абсолютная величина. Быстрее двигаться никто и ничто не способно.
В километрах световой год равен 9,460,730,472,580. В астрономических единицах – 63241.
Для сравнения, расстояние до ближайшей звезды Проксимы Центавры 4.2 световых года – 39,735,067,984,836 км.
Чем дальше расстояние до звезды, тем она для нас старше. Каждую звездочку на ночном небе мы видим в таком виде, в котором она была многие тысячи лет назад.
Расстояние до объекта, равное годовому тригонометрическому параллаксу (смещению объекта) на одну угловую секунду.
Если представить прямоугольный треугольник, где один катет равен одной астрономической единице, а противолежащий угол равен одной угловой секунде (1° разделить на 3600), то второй катет как раз будет равняться одному парсеку.
Один парсек равен примерно 3.2 световым годам, 206 тысячам а.е. или 30,274,337,512,256 км.
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:
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:
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.
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.
В геометрии расстояние между двумя точками, А и В, с координатами A(x₁, y₁) и B(x₂, y₂) вычисляют по формуле:
В физике длина — всегда положительная скалярная величина. Ее можно измерить при помощи специального прибора, одометра. Расстояние измеряется по траектории движения тела
Важно не путать расстояние с перемещением — вектором, измеряемым по прямой от точки начала пути до точки конца пути. Перемещение и длина одинаковы по величине только если тело двигалось по прямой
При известной частоте оборота колеса или его радиуса можно вычислить расстояние, пройденное этим колесом. Такие вычисления полезны, например, в велоспорте.
Автор статьи: Kateryna Yuri
Unit Converter articles were edited and illustrated by Anatoly Zolotkov
Использование и измерение
Световой год – это сколько?
Многие путают земной год и световой год. Первым измеряется время – за год, или за 365 дней, Земля делает ровно один оборот по орбите вокруг Солнца. Так что это понятие не имеет никакого отношения к измерению расстояний.
Так как скорость света в вакууме постоянна и точно известна, то она прекрасно подходит для измерения больших расстояний. Есть еще другие меры:
Эти меры равны расстоянию, которое преодолевает свет со скоростью около 300 000 км/с за указанный срок – секунду, минуту и т.д.
Так, Луна удалена от Земли на 1.3 световых секунды – столько надо лучу света, чтобы достигнуть её от Земли. От Земли до Солнца расстояние составляет 8 минут и 20 световых секунд. Аппараты «Вояджер», покинувшие Солнечную систему, удалились на 14 световых часов.
Как определить парсек
Допустим, вы смотрите на звезду и хотите определить расстояние к ней в парсеках. Но для этого вам необходимо знать, что собой являет расстояние в 1 парсек. Данное расстояние представляет собой смещение небесного тела на фоне других, более далеких объектов на угол равный одной угловой секунде при перемещении наблюдателя на половину диаметра земной орбиты.
Кому-то такое определение может показаться сложным для восприятия. В действительности суть определения парсека понять не так уж трудно. Возвращаясь к нашей звезде, расстояние в парсеках к которой мы хотим определить, нам придется произвести два наблюдения за этим объектом с разных точек земной орбиты. Сделать это можно без каких-нибудь космических приборов, а просто дождавшись, когда Земля сама пройдет половину своего годичного пути и станет на противоположную сторону Солнца.
Собственное движение 61 Лебедя за год
Зная длину между точками, откуда производились наблюдения (она равна 1 астрономической единице – расстоянию Земли от Солнца или радиусу орбиты Земли), а также смещение звезды на фоне более дальних звезд и галактик, мы можем вычислить расстояние к ней. Если в наблюдаемом диапазоне звезда сместилась на 1 угловую секунду, расстояние к ней составляет один парсек, если же она сместилась на полсекунды – два парсека. Вопреки догадкам, чем меньше параллакс (смещение) небесного тела, тем больше к нему парсеков.
В популярной культуре
В книге «Морщинка во времени » «мегапарсек» — это прозвище, которое мистер Марри назвал своей дочери Мэг.
Общие сведения
Парсек (сокращенное «параллакс секунда») – это внесистемная единица измерений, при помощи которой в космологии измеряют расстояния к особенно отдаленным объектам космического пространства. Данная единица выполняет не только практическую функцию – помогает вычислить расстояние к тому или иному объекту во Вселенной, но и создает астрономам своеобразный комфорт. Судите сами, гораздо проще сказать, что расстояние от Солнца к ближайшей звезде равно 1,3 парсека, чем то, что оно равно 40,7 триллионов километров. Человек, который бы регулярно оперировал цифрами с таким огромным количеством нулей, рано или поздно бы сошел с ума. Таким образом, придумав парсек, ученые значительно упростили вычислительные процессы в астрономии.
Парсек – популярная единица измерения в астрофизике. Любителям этой науки хорошо известно, что она равна 3,2616 световым годам. Многие из них свободно могут назвать расстояние к тому или другому отдаленному объекту в парсеках. Но, к сожалению, далеко не все понимают, как появилась на свет данная единица измерения и как ее правильно вычислять.
Расстояния в парсеках
Расстояния меньше парсека
Расстояния, выраженные в долях парсека, обычно связаны с объектами внутри одной звездной системы. Так, например:
Парсек и килопарсек
Мегапарсек и гигапарсек
Парсек, как единица измерения:
Парсек – внесистемная единица измерения расстояний в астрономии.
Парсек – мера расстояний до космических объектов, равная расстоянию до объекта, годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде.
Парсек имеет русское обозначение – пк и международное обозначение – pc.
Название парсек образовано из сокращений слов «параллакс» и «секунда»:
– параллакс (греч. παραλλάξ, от παραλλαγή, «смена, чередование») – изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя;
– годичный параллакс звезды (или другого космического объекта) – это изменение координат звезды, вызванное изменением положения наблюдателя из-за обращения Земли вокруг Солнца. Является основным методом измерения расстояний до звёзд иди других космических объектов. Величина годичного параллакса данной звезды равна углу, под которым большая полуось земной орбиты видна с расстояния этой звезды. Иными словами, величина годичного параллакса звезды равна малому углу при звезде в прямоугольном треугольнике, при котором гипотенуза есть расстояние от Солнца до звезды, а малый катет – расстояние от Земли до Солнца;
– угловая секунда (англ. arcsecond, arc second, as, second of arc) – внесистемная астрономическая единица измерения малых углов, тождественная секунде плоского угла.
Из вышеуказанного определения парсека вытекает, что парсек равен длине катета прямоугольного треугольника с прилежащим углом 1 угловая секунда и другим катетом длиной 1 астрономическая единица.
Значение парсека менялось по мере совершенствования техники астрономических измерений и соответственно по мере уточнения астрономической единицы.
В августе 2015 года XXIX Генеральная ассамблея Международного астрономического союза приняла резолюцию B2, в соответствии с примечанием 4 которой парсек определён как в точности (648 000 / π) · a.е. = ((360 · 60 · 60) / 2π) · a.е., то есть совпадает с радиусом окружности, у которой длина дуги, стягивающей угол в 1 угловую секунду, равна 1 астрономической единице. «Новый» парсек оказался меньше «старого».
Ниже на рисунке показано геометрическое представление парсека.
Рис. 1. Геометрическое изображение парсека.
На рисунке точка S представляет Солнце, а точка E – Землю в одной точке ее орбиты. Таким образом, расстояние ES составляет одну астрономическую единицу (au). Угол SDE равен одной угловой секунде (1/3600 градуса), поэтому по определению D – это точка в пространстве на расстоянии одного парсека от Солнца.
Парсек является внесистемной единицей измерения.
В Российской Федерации в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879 “Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации” парсек также допущен к использованию в качестве внесистемной единицы длины без ограничения срока с областью применения «астрономия».
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.
Кто придумал парсек?
Первые успешные измерения расстояний до космических объектов были сделаны немецким астрономом Фридрихом Вильгельмом Бесселем в 1838 году. Тогда он впервые в истории сумел выполнить достоверные расчеты годичного параллакса для звезды 61 Лебедя.
В своей работе ученый использовал один из старейших методов астрономии, согласно которому для вычисления расстояния до звезды записывалась разница в углах после двух измерений. Сначала делались замеры, когда Земля находилась одной стороной к Солнцу, а затем те же показатели замерялись через полгода, когда она поворачивалась другой стороной к Солнцу. Сам термин «парсек» придумал британский астроном Герберт Холл Тернер в 1913 году.
Угловые расстояния на пальцах
Попробуйте угадать для чего нужна эта штука.
Сначала делались замеры, когда Земля находилась одной стороной к Солнцу, а затем те же показатели замерялись через полгода, когда она поворачивалась другой стороной к Солнцу. Сам термин «парсек» придумал британский астроном Герберт Холл Тернер в 1913 году.