Парсек в астрономии. Расстояния в космосе

Для своих расчётов астрономы используют особые единицы измерения, которые не всегда ясны обычным людям. Оно и понятно, ведь если бы космические расстояния измерялись километрами, то от количества нулей рябило бы в глазах. Поэтому для измерения космических расстояний принято использовать гораздо большие величины: астрономическую единицу, световой год и парсек.

Довольно часто применяется для указания расстояний внутри нашей родной Солнечной системы. Если еще можно выразить в километрах (384 000 км), то до Плутона самый близкий путь составляет примерно 4 250 миллионов км, а это уже для понимания будет сложновато. Для таких расстояний уже пора использовать астрономическую единицу (а.е.), равную среднему расстоянию от земной поверхности до Солнца. Другими словами, 1 а.е. соответствует длине большой полуоси орбиты нашей Земли (150 млн. км.). Теперь, если написать, что кратчайшее расстояние до Плутона равно 28 а.е., а самый долгий путь может составить 50 а.е., это намного легче себе представить.

Следующий по величине - световой год. Хотя там присутствует слово «год», не нужно думать, что речь идет о времени. Один световой год составляет 63 240 а.е. Это путь, который проделывает луч света в течение 1 года. Астрономы подсчитали, что из самих далеких уголков Вселенной луч света добирается до нас более чем за 10 млрд. лет. Чтобы вообразить себе это гигантское расстояние, запишем его в километрах: 95000000000000000000000. Девяносто пять миллиардов триллионов привычных километров.

О том, что свет распространяется не мгновенно, а с какой-то определенной скоростью, ученые начали догадываться начиная с 1676 года. Именно в это время датский астроном по имени Оле Ремер обратил внимание, что затмения одного спутника Юпитера начинают запаздывать, причем это происходило именно тогда, когда Земля направлялась по своей орбите к противоположной стороне Солнца, обратной той, где был Юпитер. Прошло какое-то время, Земля начала возвращаться назад, и затмения вновь начали приближаться к прежнему расписанию.

Таким образом, была отмечено около 17 минут разницы во времени. Из этого наблюдения был сделан вывод: свету на прохождение расстояния длиной в диаметр орбиты Земли понадобилось 17 минут. Поскольку было доказано, что диаметр орбиты составляет приблизительно 186 миллионов миль (сейчас эта константа равна 939 120 000 км), то получалось, что луч света движется со скоростью около 186 тысяч миль за 1 секунду.

Уже в наше время благодаря профессору Альберту Майкельсону, который задался целью максимально точно определить, чему равен световой год, с помощью иного метода был получен окончательный итог: 186 284 миль за 1 секунду (примерно 300 км/с). Теперь, если подсчитать количество секунд в году и умножить на это число, то получим, что световой год имеет длину 5 880 000 000 000 миль, что соответствует 9 460 730 472 580,8 км.

Для практических целей астрономы часто используют такую единицу расстояния как парсек. Он равен смещению звезды на фоне прочих небесных тел на 1"" при смещении наблюдателя на 1 радиус

Наши крупные меры длины – километр, морская миля (1852 м) и географическая миля (равная 4 морским), достаточные для измерения на земном шаре, оказываются слишком ничтожными для измерений небесных. Мерить ими небесные расстояния столь же неудобно, как измерять миллиметрами длину железной дороги; расстояние, например, Юпитера от Солнца в километрах выражается числом 780 миллионов, длина же Октябрьской дороги в миллиметрах – числом 640 миллионов.

Чтобы не иметь дела с длинными рядами нулей в конце чисел, астрономы пользуются более крупными единицами длины. Для измерений, например, в пределах солнечной системы считают единицей длины среднее расстояние от Земли до Солнца (149 600 000 км). Это – так называемая «астрономическая единица». В таких мерах расстояние Юпитера от Солнца равно 5,2, Сатурна – 9,54, Меркурия – 0,387 и т. п.

Но для расстояний нашего Солнца до других солнц сейчас приведенная мера слишком мала. Например, расстояние до самой близкой к нам звезды (до так называемой Проксимы в созвездии Центавра, красноватой звездочки 11-й величины) выражается в этих единицах таким числом:

И это лишь ближайшая звезда, прочие расположены гораздо дальше. Введенные в употребление более крупные единицы значительно упростили запоминание подобных чисел и обращение с ними. В астрономии имеются следующие исполинские единицы расстояний: световой год и успешно вытесняющий его парсек.

Световой год – это путь, пробегаемый в пустом пространстве лучом света за год времени. Как велика эта мера, мы поймем, вспомнив, что солнечный свет достигает Земли всего за 8 минут. Световой год, следовательно, во столько раз больше радиуса земной орбиты, во сколько раз год времени больше 8 минут. В километрах эта мера длины выражается числом

9 460 000 000 000,

т. е. световой год равен около 9 1/2 биллионов км.

Сложнее происхождение другой единицы звездных расстояний, к которой астрономы прибегают охотнее, – парсека. Парсек – это расстояние, на которое надо удалиться, чтобы полудиаметр земной орбиты виден был под углом в одну угловую секунду. Угол, под каким виден со звезды полудиаметр земной орбиты, называется в астрономии годичным параллаксом этой звезды. От соединения слов «параллакс» и «секунда» образовано слово «парсек». Параллакс названной выше звезды альфа Центавра – 0,76 секунды; легко сообразить, что расстояние этой звезды – 1,31 парсека. Нетрудно вычислить, что один парсек должен заключать в себе 206 265 расстояний от Земли до Солнца. Соотношение между парсеком и другими единицами длины таково:

1 парсек = 3,26 светового года = 30 800 000 000 000 км.

Вот расстояния нескольких ярких звезд, выраженные в парсеках и световых годах:

Это – сравнительно близкие к нам звезды. Какого порядка их «близость», вы поймете, когда вспомните, что для выражения приведенных расстояний в километрах надо каждое из чисел первого столбца увеличить в 30 биллионов раз (разумея под биллионом миллион миллионов). Однако световой год и парсек – еще не самые крупные меры, употребляемые в науке о звездах. Когда астрономы приступили к измерению расстояний и размеров звездных систем, т. е. целых вселенных, состоящих из многих миллионов звезд, понадобилась мера, еще более крупная. Ее образовали из парсека, как километр образован из метра: составился килопарсек, равный 1000 парсекам, или 30 800 биллионам км. В этих мерах, например, поперечник Млечного Пути выражается числом 30, а расстояние от нас до туманности Андромеды – около 300.

Но и килопарсек вскоре оказался недостаточно большой мерой; пришлось ввести в употребление мегапарсек, содержащий миллион парсеков. Итак, вот звездные меры длины:

Представить себе мегапарсек наглядно нет никакой возможности. Даже если уменьшить километр до толщины волоса (0,05 мм), то мегапарсек и тогда будет превосходить силу человеческого воображения, так как сделается равным I 1 / 2 миллиардам км – 10-кратному расстоянию от Земли до Солнца.

Название образовано из сокращений слов «пар аллакс » и «сек унда » - парсек равен расстоянию до объекта, годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде .

Согласно эквивалентному определению, парсек - это расстояние, с которого отрезок длиной в одну астрономическую единицу (практически равный среднему радиусу земной орбиты), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″) .

1 пк = $\backslash frac\{1\}\{\backslash operatorname\{tg\}1$} а. е. ≈ $\backslash frac\{360\backslash cdot60\backslash cdot60\}\{2\backslash pi\}$ а. е. ≈ 206 264,8 а. е. = 3,0856776·10 16 м = 30,8568 трлн км (петаметров) = 3,2616 светового года .

Также используются и кратные единицы: килопарсек (кпк, kpc), мегапарсек (Мпк, Mpc), гигапарсек (Гпк, Gpc). Дольные единицы, как правило, не используются, поскольку вместо них применяются астрономические единицы .

Некоторые расстояния

• 1 астрономическая единица (а. е.) составляет приблизительно 4,848·10 −6 парсека;
• по состоянию на 13 февраля 2015 года , космический аппарат «Вояджер-1 » находился на расстоянии 0,000630 пк (19,4 млрд км, или 130 а. е.) от Солнца , удаляясь по 17,5 микропарсек за год (3,6 а. е./год );
• диаметр облака Оорта ≈0,62 пк;
• расстояние от Солнца до ближайшей звезды (Проксима Центавра) составляет 1,3 парсека;
• расстояние в 10 пк свет проходит за 32 года 7 месяцев и 6 дней;
• расстояние от Солнца до ближайшего шарового скопления , M 4 , составляет 2,2 кпк;
• расстояние от Солнца до центра нашей Галактики - около 8 кпк;
• диаметр нашей Галактики около 30 кпк;
• расстояние до туманности Андромеды - 0,77 Мпк;
• ближайшее крупное скопление галактик, скопление Девы , находится на расстоянии 18 Мпк;
• в масштабах порядка 300 Мпк Вселенная практически однородна ;
• расстояние до первого открытого, самого яркого и одного из ближайших квазаров , 3C 273 , составляет 734 Мпк;
• до горизонта наблюдаемой Вселенной - около 4 Гпк (если измерять расстояние, пройденное регистрируемым на Земле светом), или, если оценивать современное расстояние - с учётом расширения Вселенной (то есть до удалившихся объектов, это излучение когда-то испустивших) ≈14 Гпк ;

См. также

Напишите отзыв о статье "Парсек"

Примечания

Ссылки

• Статья из Большой Советской Энциклопедии .

Отрывок, характеризующий Парсек

Точно ту же фразу о графине Зубовой и тот же смех уже раз пять слышал при посторонних князь Андрей от своей жены.
Он тихо вошел в комнату. Княгиня, толстенькая, румяная, с работой в руках, сидела на кресле и без умолку говорила, перебирая петербургские воспоминания и даже фразы. Князь Андрей подошел, погладил ее по голове и спросил, отдохнула ли она от дороги. Она ответила и продолжала тот же разговор.
Коляска шестериком стояла у подъезда. На дворе была темная осенняя ночь. Кучер не видел дышла коляски. На крыльце суетились люди с фонарями. Огромный дом горел огнями сквозь свои большие окна. В передней толпились дворовые, желавшие проститься с молодым князем; в зале стояли все домашние: Михаил Иванович, m lle Bourienne, княжна Марья и княгиня.
Князь Андрей был позван в кабинет к отцу, который с глазу на глаз хотел проститься с ним. Все ждали их выхода.
Когда князь Андрей вошел в кабинет, старый князь в стариковских очках и в своем белом халате, в котором он никого не принимал, кроме сына, сидел за столом и писал. Он оглянулся.
– Едешь? – И он опять стал писать.
– Пришел проститься.
– Целуй сюда, – он показал щеку, – спасибо, спасибо!
– За что вы меня благодарите?
– За то, что не просрочиваешь, за бабью юбку не держишься. Служба прежде всего. Спасибо, спасибо! – И он продолжал писать, так что брызги летели с трещавшего пера. – Ежели нужно сказать что, говори. Эти два дела могу делать вместе, – прибавил он.
– О жене… Мне и так совестно, что я вам ее на руки оставляю…
– Что врешь? Говори, что нужно.
– Когда жене будет время родить, пошлите в Москву за акушером… Чтоб он тут был.
Старый князь остановился и, как бы не понимая, уставился строгими глазами на сына.
– Я знаю, что никто помочь не может, коли натура не поможет, – говорил князь Андрей, видимо смущенный. – Я согласен, что и из миллиона случаев один бывает несчастный, но это ее и моя фантазия. Ей наговорили, она во сне видела, и она боится.
– Гм… гм… – проговорил про себя старый князь, продолжая дописывать. – Сделаю.
Он расчеркнул подпись, вдруг быстро повернулся к сыну и засмеялся.
– Плохо дело, а?
– Что плохо, батюшка?
– Жена! – коротко и значительно сказал старый князь.
– Я не понимаю, – сказал князь Андрей.
– Да нечего делать, дружок, – сказал князь, – они все такие, не разженишься. Ты не бойся; никому не скажу; а ты сам знаешь.
Он схватил его за руку своею костлявою маленькою кистью, потряс ее, взглянул прямо в лицо сына своими быстрыми глазами, которые, как казалось, насквозь видели человека, и опять засмеялся своим холодным смехом.
Сын вздохнул, признаваясь этим вздохом в том, что отец понял его. Старик, продолжая складывать и печатать письма, с своею привычною быстротой, схватывал и бросал сургуч, печать и бумагу.
– Что делать? Красива! Я всё сделаю. Ты будь покоен, – говорил он отрывисто во время печатания.
Андрей молчал: ему и приятно и неприятно было, что отец понял его. Старик встал и подал письмо сыну.
– Слушай, – сказал он, – о жене не заботься: что возможно сделать, то будет сделано. Теперь слушай: письмо Михайлу Иларионовичу отдай. Я пишу, чтоб он тебя в хорошие места употреблял и долго адъютантом не держал: скверная должность! Скажи ты ему, что я его помню и люблю. Да напиши, как он тебя примет. Коли хорош будет, служи. Николая Андреича Болконского сын из милости служить ни у кого не будет. Ну, теперь поди сюда.
Он говорил такою скороговоркой, что не доканчивал половины слов, но сын привык понимать его. Он подвел сына к бюро, откинул крышку, выдвинул ящик и вынул исписанную его крупным, длинным и сжатым почерком тетрадь.
– Должно быть, мне прежде тебя умереть. Знай, тут мои записки, их государю передать после моей смерти. Теперь здесь – вот ломбардный билет и письмо: это премия тому, кто напишет историю суворовских войн. Переслать в академию. Здесь мои ремарки, после меня читай для себя, найдешь пользу.

Чем проще слова, тем их больше. Я предупредил - теперь не жалуйтесь!

У Земли эллиптическая орбита. У эллипса, в отличие от окружности, нет "радиуса", а есть две разные по длине "полуоси" - большая и малая. Соответственно, на земной орбите есть две точки, лежащие на большой оси и максимально удаленные друг от друга по сравнению с любой другой парой точек орбиты. Ровно посредине отрезка между этими точками проведем перпендикуляр к плоскости, в которой лежит орбита (плоскость эклиптики). Наблюдатель, движущийся вдоль перпендикуляра будет видеть орбиту Земли под разным углом. То есть, если провести лучи из места нахождения наблюдателя к двум ранее упомянутым точкам орбиты Земли, угол между лучами будет зависеть от расстояния до плоскости эклиптики. Очень близко к плоскости лучи образуют очень тупой угол (почти 180°). Очень далеко - очень острый (почти 0°). И есть такое расстояние, на котором этот угол будет равен ровно 2" (двум угловым секундам; одна секунда равна 1°/3600). Это и есть парсек.

Для неподвижного инопланетянина, сидящего на вышеописанном перпендикуляре в одном парсеке от Земли и способном ее как-то видеть (это довольно затруднительно, так как Земля недостаточно ярка для столь удаленного наблюдателя), Земля будет немного менять видимое местонахождение из-за своего движения по орбите. Угол смещения между двумя крайними видимыми позициями Земли будет равен ровно 2" (мы специально поместили инопланетянина именно на такое расстояние, чтобы получить такой угол смещения). А относительно некоего "среднего" видимого местоположения, Земля в течение года сдвинется максимум на 1" (половина от 2"). Инопланетянин может сказать, что "годичный тригонометрический параллакс" Земли равен 1" (одной угловой секунде). И назвать расстояние до Земли "парсеком" (ПАРаллакс - СЕКунда).

Понадобился парсек, конечно, не инопланетянам, увлеченно наблюдающим за Землей с перпендикуляра к эклиптике, а земным астрономам. Звезды настолько удалены от нас, что их собственное движение не ведет к изменению положения на небе даже за год. Зато они кажутся "вращающимися" по небу по кругу из-за вращения Земли вокруг своей оси (один оборот за сутки). Помимо этого звезды ДОПОЛНИТЕЛЬНО "движутся" по небу из-за движения Земли по орбите, хотя это и мало заметно (для полного счастья добавится еще влияние земной атмосферы и колебаний земной оси, но, допустим, мы это учли и преодолели). Если очень постараться, можно это малозаметное (на фоне суточного "вращения" и прочих помех) движение выявить и измерить годичный тригонометрический параллакс звезды. И если бы звезда находилась вблизи вышеописанного перпендикуляра к эклиптике и имела бы годичный параллакс 1", то она находится (та-дамм!) ровно в одном парсеке от нас. Ведь в системе отсчета, связанной с Землей, это не Земля движется по эллиптической орбите, а весь остальной мир зачем-то совершает похожее движение, но в обратную сторону. Соответственно, для земного астронома, следящего за вышеописанным инопланетянином (или звездой по соседству с ним), это инопланетянин (или звезда рядом с ним): 1) зачем-то вращается вокруг Земли с дикой скоростью (с полным оборотом в 1 сутки) и 2) дополнительно движется по эллиптической орбите (с полным оборотом в один год и полуосями, как у земной), параллельно плоскости эклиптики.

Расстояние до остальных звезд тоже можно легко посчитать (только геометрия с тригонометрией и ничего больше) в парсеках, если получится измерить их годичный параллакс и (дополнительно) учесть положение на небосклоне. Сам парсек равен (по определению и из тригонометрии) котангенсу 1", умноженному на большую полуось земной орбиты (на "астрономическую единицу"). Котангенс малого угла равен единице, деленной на сам угол в радианах. 180° - это pi радиан, 1° - это pi/180 радиан, 1"=1°/3600=pi/(180×3600). Котангенс 1" - это 180×3600/pi≈206.000. Соответственно, парсек примерно равен (чуть больше) 206 тысяч "астрономических единиц" (больших полуосей земной орбиты). А поскольку мы знаем параметры земной орбиты (в том числе - ее большую полуось), можно выразить уже сам парсек в других единицах расстояния (метрах, световых годах и пр.) - это примерно 3,2 светового года. Ближайшие к нам звезды имеют годичный тригонометрический параллакс меньше (но порядка) 1" и, соответственно, находятся на расстоянии больше (но порядка) одного парсека.