Астрономическая единица

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Астрономическая единица
а.е.
Схематическое изображение орбит планет земной группы: белым отрезком обозначена дистанция от Солнца до Земли, соответствующая 1 астрономической единице
Схематическое изображение орбит планет земной группы: белым отрезком обозначена дистанция от Солнца до Земли, соответствующая 1 астрономической единице
Величина длина
Система астрономическая, принята к применению совместно с СИ
Тип основная

Астрономи́ческая едини́ца (русское обозначение: а.е.[1][2][3]; международное: с 2012 года — au[4][5]; ранее использовалось обозначение ua[6][2]) — единица измерения расстояний в астрономии, примерно равная среднему расстоянию от Земли до Солнца. В настоящее время принята равной в точности 149 597 870 700 метрам[7].

Астрономическая единица применяется в основном для измерения расстояний между объектами Солнечной системы, экзопланетных систем, а также между компонентами двойных звёзд.

Правописание[править | править код]

При сокращении словосочетания «астрономическая единица» в связном тексте нормой является написание с пробелом: «а. е.»[8]. Однако русское обозначение астрономической единицы как единицы измерения длины в соответствии с Постановлением Правительства РФ[9] № 879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в РФ» пишется без пробела: «а.е.»[3][2][прояснить (обс.)]. Международное бюро мер и весов считает обозначения единиц измерения не сокращениями, а математическими сущностями (фр. entités mathématiques, англ. mathematical entities)[10].

Определение[править | править код]

Изначально астрономическая единица определялась как длина большой полуоси орбиты Земли или, что то же самое, среднее значение между минимальным (перигелий) и максимальным (афелий) расстояниями от Земли до Солнца. Согласно свойствам эллипса, это значение также является средним расстоянием от точек орбиты Земли до Солнца[11]:126.

В 1976 году 16-я Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (МАС) переопределила астрономическую единицу 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 0,01720209895 радиана в эфемеридные сутки[12][13][14]. В системе постоянных IERS 2003 астрономическая единица полагалась равной 149 597 870 691 м[15]. Эта величина и условное обозначение «ua» всё ещё приводятся в информационном приложении международного стандарта ISO 80000-3  (англ.) ревизии 2009 года. Однако в ревизии 2019 года этого стандарта астрономическая единица не упомянута[16].

В августе 2012 года 28-я Генеральная ассамблея МАС в Пекине приняла решение привязать астрономическую единицу к Международной системе единиц (СИ). С этого времени астрономическая единица считается равной в точности 149 597 870 700 метрам. Кроме того, МАС принял решение стандартизовать международное обозначение астрономической единицы: «au»[7].

Отношение к Международной системе единиц (СИ)[править | править код]

Астрономическая единица входит в утверждённый Международным бюро мер и весов перечень внесистемных единиц, принятых для использования совместно с единицами СИ[4]. В Российской Федерации использование астрономической единицы допускается в области применения «астрономия» наравне с единицами СИ без ограничения срока. Не допускается употребление астрономической единицы с дольными и кратными приставками СИ[1][2].

История[править | править код]

Первую научную попытку рассчитать астрономические расстояния предпринял создатель гелиоцентрической системы мира Аристарх Самосский в своем трактате «О величинах и расстояниях Солнца и Луны» в III веке до н. э. Тригонометрический метод Аристарха был недостаточно точным, однако на протяжении полутора тысяч лет, с античной древности до эпохи возрождения, это был единственный метод, известный астрономам.

С момента появления 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 его параллакс. Расстояние до Луны было известно, но исходя из известных в XVII веке данных оценить отношение расстояний до Солнца и Луны не удавалось — наблюдение Луны не даёт требуемой точности, а отношение масс Земли и Солнца также не было известно.

Первым способом уточнения расстояния от Земли до Солнца было уточнение параллакса Солнца путём сравнения его с параллаксом Венеры при прохождении последней по солнечному диску. В 1639 году английский астроном Джереми Хоррокс совместно с Уильямом Крабтри провёл первое в истории наблюдение прохождения Венеры с научными целями и определил расстояние от Земли до Солнца в 95,6 млн км, что было наиболее точным на тот момент значением. Результаты этого наблюдения были опубликованы лишь после смерти обоих учёных, в 1661 году Яном Гевелием[17].

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 уточнить величину астрономической единицы — в современных единицах у них получилось примерно 140 млн км[18].

Впоследствии величина астрономической единицы неоднократно уточнялась при наблюдении прохождений Венеры по солнечному диску[19]. Наблюдения параллакса астероида Эрос во время сближений его с Землёй в 1901[20] и 1930—1931 годах позволили получить ещё более точную оценку[11].

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 неопределённость и уточнить значение астрономической единицы: оно оказалось равным 149 598 100 ± 750 км. Выяснилось, что до локации 1961 года величина астрономической единицы была известна с точностью 0,1 %[источник не указан 3757 дней].

Новейший способ уточнения астрономической единицы основан на наблюдениях за движением автоматических межпланетных станций, элементы орбит которых можно определить с высокой точностью благодаря регулярным сеансам связи с ними[11]:128.

Многолетние измерения расстояния от Земли до Солнца зафиксировали его медленное увеличение со скоростью (15 ± 4) метра за сто лет[21] (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[22].

Некоторые расстояния и соотношения[править | править код]

  • Электромагнитное излучение, в том числе видимый свет, проходит 1 астрономическую единицу примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд).
  • Фактическое расстояние от Земли до Солнца не постоянно, в течение года оно варьируется в пределах от 0,9832898912 до 1,0167103335 а.е.
  • Большая полуось орбиты Нептуна, самой далёкой планеты Солнечной системы — около 30,1 а.е.[23]
  • 21 февраля 2019 года был установлен новый рекорд наблюдения наиболее удалённого объекта Солнечной системы. Обнаруженный на снимках с телескопа «Субару» транснептуновый объект получил название FarFarOut. Расстояние до него оценивается в 140 ± 10 а.е.[24]
  • Космический аппарат «Вояджер-1», по состоянию на 2021 год, преодолел расстояние 150 а.е. от Солнца и продолжает удаляться от него со скоростью около 3,6 а.е./год (его текущее удаление отображается здесь Архивная копия от 10 марта 2017 на Wayback Machine). Это самый удалённый от Земли объект, созданный человеком[25].
  • 1 световой год63 241 а.е.
  • 1 парсек206 265 а.е. (переводной коэффициент численно равен количеству угловых секунд в 1 радиане, 180·60·60/π).
  • Расстояние до ближайшей (после Солнца) к нам звезды, Проксимы Центавра, — около 268 400 а.е.[26]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 ГОСТ 8.417—2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.. Дата обращения: 14 июня 2019. Архивировано 16 июня 2019 года.
  2. 1 2 3 4 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. Росстандарт. Дата обращения: 21 мая 2017. Архивировано 28 апреля 2021 года.
  3. 1 2 Статья 5352 Постановление № 879 Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации // Собрание законодательства Российской Федерации : бюллетень. — Юридическая литература, 2009. — 9 ноября (№ 45). — С. 13070.
  4. 1 2 BIPM - SI Brochure, Table 6. www.bipm.org. Дата обращения: 15 апреля 2017. Архивировано 11 ноября 2014 года.
  5. От англ. astronomical unit.
  6. От фр. unité astronomique.
  7. 1 2 International Astronomical Union, ed. (31 August 2012), RESOLUTION B2 on the re-definition of the astronomical unit of length, RESOLUTION B2, Beijing, China: International Astronomical Union  Архивная копия от 16 августа 2013 на Wayback Machine
  8. Основные общепринятые графические сокращения // Русский орфографический словарь / Лопатин В. В..
  9. Статья 6. Требования к единицам величин // Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ.
  10. 5.2 Unit symbols (англ.). SI Brochure: The International System of Units (SI) 147. МБМВ (2019). — «Unit symbols are mathematical entities and not abbreviations». Дата обращения: 15 апреля 2017. Архивировано 1 октября 2017 года.
  11. 1 2 3 Астрономическая единица / Псковский Ю. П. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986. — С. 126—128. — 70 000 экз.
  12. Resolution No. 10 of the XVIth General Assembly of the International Astronomical Union Архивная копия от 2 мая 2019 на Wayback Machine, Grenoble, 1976
  13. H. Hussmann, F. Sohl, J. Oberst (2009), §4.2.2.1.3: Astronomical units, in Joachim E Trümper, Astronomy, astrophysics, and cosmology. Volume VI/4B Solar System', Springer, с. 4, ISBN 3540880542, <https://books.google.com/?id=wgydrPWl6XkC&pg=RA1-PA4> 
  14. Gareth V Williams (1997), Astronomical unit, in James H. Shirley, Rhodes Whitmore Fairbridge, Encyclopedia of planetary sciences, Springer, с. 48, ISBN 0412069512, <https://books.google.com/books?id=dw2GadaPkYcC&pg=PA48>  Архивная копия от 16 апреля 2017 на Wayback Machine
  15. IERS Conventions (2003) Архивировано 4 декабря 2008 года.
  16. ISO 80000-3:2019(en). Quantities and units. Part 3: Space and time. International Organization for Standardization. Дата обращения: 7 мая 2022. Архивировано 17 июня 2016 года.
  17. Paul Marston. Jeremiah Horrocks - young genius and first Venus transit observer (англ.). — University of Central Lancashire, 2004. — P. 14—37.
  18. Еремеева А. И., Цицин Ф. А. История астрономии. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — С. 316.
  19. Полозова Н. Г., Румянцева Л. И. 350 лет наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца // Астрономический календарь на 1989 год. — М.: Наука, 1988. — Вып. 92. — С. 244—253.
  20. Hinks, Arthur R. Solar Parallax Papers No. 7: The General Solution from the Photographic Right Ascensions of Eros, at the Opposition of 1900 (англ.) // Month. Not. Roy. Astron. Soc. : journal. — 1909. — Vol. 69, no. 7. — P. 544—567. — Bibcode1909MNRAS..69..544H.
  21. Krasinsky G.A., Brumberg V.A. Secular increase of astronomical unit from analysis of the major planet motions, and its interpretation (англ.) // Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. — Kluwer Academic Publishers, 2004. — Vol. 90, no. 3—4. — P. 267—288. — ISSN 0923-2958. — doi:10.1007/s10569-004-0633-z.
  22. Iorio L. Secular increase of the astronomical unit and perihelion precessions as tests of the Dvali–Gabadadze–Porrati multi-dimensional braneworld scenario (англ.) // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. — 2005. — Vol. 2005, no. 09. — P. 006. — doi:10.1088/1475-7516/2005/09/006. — arXiv:gr-qc/0508047.
  23. Нептун / Ксанфомалити Л. В. // Большая российская энциклопедия [Электронный ресурс]. — 2017.
  24. Nola Taylor Redd. New “FarFarOut” World Is the Most Distant Solar System Object Known (англ.). Scientific American (7 марта 2019). Дата обращения: 23 мая 2019. Архивировано 9 марта 2019 года.
  25. Fast Facts. Voyager - The Interstellar Mission. NASA. Дата обращения: 2 июня 2017. Архивировано 8 октября 2011 года.
  26. На основании последних данных телескопа «Gaia» Архивная копия от 3 сентября 2016 на Wayback Machine о параллаксе

Ссылки[править | править код]