Astronomiczny układ jednostek - Astronomical system of units
Układ jednostek astronomicznych , dawniej nazywany IAU (1976) System Stałe astronomicznych , to system pomiaru opracowanym do stosowania w astronomii . Została przyjęta przez Międzynarodową Unię Astronomiczną (IAU) w 1976 r. Rezolucją nr 1 i została znacząco zaktualizowana w 1994 i 2009 r. (patrz stała astronomiczna ).
System został opracowany ze względu na trudności w pomiarach i wyrażaniu danych astronomicznych w Międzynarodowym Układzie Jednostek Jednostek ( jednostki SI ). W szczególności istnieje ogromna ilość bardzo precyzyjnych danych odnoszących się do pozycji obiektów w Układzie Słonecznym, których nie można wygodnie wyrazić lub przetworzyć w jednostkach SI. Dzięki wielu modyfikacjom astronomiczny układ jednostek miar wyraźnie uwzględnia teraz konsekwencje ogólnej teorii względności , która jest niezbędnym dodatkiem do Międzynarodowego Układu Jednostek w celu dokładnego przetwarzania danych astronomicznych.
Astronomiczny układ jednostek jest układem trójwymiarowym , ponieważ definiuje jednostki długości , masy i czasu . Powiązane stałe astronomiczne ustalają również różne układy odniesienia, które są potrzebne do zgłaszania obserwacji. System jest systemem konwencjonalnym, w którym ani jednostka długości, ani jednostka masy nie są prawdziwymi stałymi fizycznymi i istnieją co najmniej trzy różne miary czasu.
Astronomiczna jednostka czasu
Astronomiczną jednostką czasu jest dzień , zdefiniowany jako86 400 sekund . 365,25 dni to jeden rok juliański . Symbol D jest używany w astronomii w odniesieniu do tej jednostki.
Astronomiczna jednostka masy
Astronomiczną jednostką masy jest masa Słońca . Symbol M ☉ jest często używany w odniesieniu do tej jednostki. Masa Słońca ( M ☉ ),1.988 92 × 10 30 kg to standardowy sposób wyrażania masy w astronomii , używany do opisywania mas innych gwiazd i galaktyk . Jest równa masie Słońca , około333 000 mas Ziemi lub 1048 mas Jowisza .
W praktyce masy ciał niebieskich pojawiają się w dynamice Układu Słonecznego tylko poprzez iloczyny GM , gdzie G jest stałą grawitacji. W przeszłości GM Słońca można było określić eksperymentalnie z ograniczoną dokładnością. Jego obecna akceptowana wartość to G M ☉ =1,327 124 420 99 (10) × 10 20 m 3 ⋅s -2 .
Masa Jowisza
Masa Jowisza ( M J lub M JUP ), to jednostka masy równa całkowitej masie planety Jowisz ,1,898 × 10 27 kg . Masa Jowisza jest używana do opisu mas gazowych olbrzymów , takich jak planety zewnętrzne i planety pozasłoneczne . Jest również używany do opisywania brązowych karłów i planet o masie Neptuna.
Masa Ziemi
Masa Ziemi ( M 🜨 ) jest jednostką masy równą masie Ziemi . 1 M 🜨 =5,9742 × 10 24 kg . Masa Ziemi jest często używana do opisu mas skalistych planet ziemskich . Jest również używany do opisywania planet o masie Neptuna. Jedna masa Ziemi to0,003 15 razy masa Jowisza.
Masa słoneczna | |
---|---|
Masa słoneczna | 1 |
Masy Jowisza | 1048 |
Masy Ziemi | 332 950 |
Astronomiczna jednostka długości
Astronomiczna jednostka długości jest teraz zdefiniowana jako dokładnie 149 597 870 700 metrów. Jest w przybliżeniu równa średniej odległości Ziemia-Słońce. Dawniej definiowano ją jako długość, dla której stała grawitacyjna Gaussa ( k ) przyjmuje wartość0,017 202 098 95, gdy jednostkami miary są astronomiczne jednostki długości, masy i czasu. Wymiary k 2 odpowiadają stałej grawitacji ( G ), tj. L 3 M -1 T -2 . Termin „odległość jednostkowa” jest również używany dla długości A, podczas gdy w powszechnym użyciu jest on zwykle określany po prostu jako „jednostka astronomiczna”, symbol au.
Równoważnym sformułowaniem starej definicji jednostki astronomicznej jest promień niezakłóconej kołowej orbity Newtona wokół Słońca cząstki o nieskończenie małej masie, poruszającej się ze średnim ruchem 0,017 202 098 95 radianów dziennie. Prędkość światła w IAU jest określona wartość C 0 = 299 792 458 m/s jednostek SI. W odniesieniu do tej prędkości, stara definicja astronomicznej jednostki długości miała przyjętą wartość: 1 au = c 0 τ A = (149 597 870 700 ± 3 ) m, gdzie τ A jest czasem przejścia światła przez jednostkę astronomiczną. Astronomiczna jednostka długości została określona przez warunek, że dane pomiarowe w efemerydach odpowiadają obserwacjom, a to z kolei decyduje o czasie przejścia τ A .
Inne jednostki odległości astronomicznych
Zasięg astronomiczny | Typowe jednostki |
---|---|
Odległości do satelitów | kilometrów |
Odległości do obiektów bliskich Ziemi | odległość księżycowa |
Odległości planetarne | jednostki astronomiczne , gigametres |
Odległości do pobliskich gwiazd | parseki , lata świetlne |
Odległości w skali galaktycznej | kiloparsek |
Odległości do pobliskich galaktyk | megaparseki |
Odległości do odległych galaktyk zazwyczaj nie są w ogóle podawane w jednostkach odległości, ale raczej w postaci przesunięcia ku czerwieni . Powodem tego jest to, że zamiana przesunięcia ku czerwieni na odległość wymaga znajomości stałej Hubble'a , której nie zmierzono dokładnie do początku XXI wieku, oraz że przy kosmologicznych odległościach krzywizna czasoprzestrzeni pozwala na wymyślenie wielu definicji odległości. Na przykład odległość określona przez czas potrzebny na przebycie wiązki światła do obserwatora różni się od odległości określonej przez pozorny rozmiar obiektu.