Парсек (пк) → световой год , астрономические единицы

Содержание

Вычисления

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

Метод параллакса — это основной шаг калибровки для определения расстояния в астрофизике ; однако точность измерений угла параллакса наземным телескопом ограничена примерно0,01 ″ , а значит до звезд не более100 шт дальний. Это потому, 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 около100 000 звезд с астрометрической точностью около0.97  мсек. Дуги , и получены точные измерения звездных расстояний до звезд доНа расстоянии 1000 шт .

Спутник ЕКА Gaia , запущенный 19 декабря 2013 года, предназначен для измерения одного миллиарда звездных расстояний с точностью до20 микросекунд , что дает погрешность в 10% в измерениях до центра Галактики , примерно8000 шт далеко в созвездии в Стрельце .

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:

• 1 световая секунда – 299792.458 км.
• 1 световая минута – 17 987 547.48 км.
• 1 световой час — 1 079 252 848.8 км.
• 1 световые сутки – 25 902 068 371.2 км.
• 1 световая неделя — 181 314 478 598,4 км
• 1 световой месяц – примерно 790 млрд км, т.к. точного значения длительности месяца нет.

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

Парсек, по-видимому, неправильно использовался как измерение времени Ханом 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 неправильно используется как пространственная единица в Мандалорце .

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

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:

• Одна астрономическая единица (а.е.) — расстояние от Солнца до Земли — чуть меньше 5 × 10 −6  шт .
• Самый дальний космический зонд , Voyager 1 , был0,000 703  ПК с Земли по состоянию на январь 2019 года. » Вояджер-1″ взял41 год, чтобы преодолеть это расстояние.
• Облако Оорта оценивается приблизительно0,6 шт в диаметре

Как было отмечено на космическом телескопе Хаббла , то астрофизическая струи извергается из активного ядра галактики из M87 стягивает 20 дюймов и считается, что его длина составляет 1,5 килопарсека (4892 св.  Лет ) (джет несколько сокращен с точки зрения Земли).

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 скопления Плеяды составляет130 ± 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 — параметр в диапазоне 0,5 < h <0,75, отражающий неопределенность в значении постоянной Хаббла H для скорости расширения Вселенной: h =ЧАС100 км / с / Мпк. Постоянная Хаббла становится актуальной при преобразовании наблюдаемого красного смещения z в расстояние d с помощью формулы d ≈cЧАС× 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 примерно114от расстояния до 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 .

Например:

• 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 нить Hercules-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).

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.

1 пк = (1 / tg 1″) · a.е. ≈ ((360 · 60 · 60) / 2π) · a.е. ≈ 206 264,8 а.е. = 3,0856776⋅1016 м = 30,8568 трлн. км  = 3,2616 светового года.

((360*60*60) / 2π) · a.е. = ((360*60*30) / π) · a.е. = (648 000 / π) · a.е.

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».

1 пк = (1 radian / 1″) · a.е. = ((360 · 60 · 60) / 2π) · a.е. = 206 264,806247096 а.е. = 3,0856775814913673⋅1016 м = 30,856775814913673 трлн. км = 3,2615637772… светового года.

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.

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 быть от100–1000 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.

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.