На протяжении многих веков мечтали люди о полетах к далеким мирам Вселенной. Бесспорно, на пути к межпланетным перелетам предстоит преодолеть еще много, очень много трудностей и препятствий. Даже полет к Луне требует решения задач колоссальной сложности. Необходимы почти фантастическая точность, четкая работа сложнейшей аппаратуры. Для примера скажем, что если при расчете траектории не учитывать сжатие Земли, которым пренебрегают в обычных вычислениях, то ошибка составит сотни километров. Изменение в скорости всего на 1 метр в секунду приведет к отклонению от точки встречи с Луной на 250 километров.
Для расчета траекторий космических кораблей исключительно важно знать наиболее точное значение среднего расстояния до Солнца, то есть астрономической единицы. Достигнутая в настоящее время точность удовлетворяет большинство астрономических запросов, но она недостаточна для современных проблем космонавтики. При запуске межпланетных ракет к Венере, или другим планетам ошибка в определении астрономической единицы даже на несколько тысяч километров поведет к тому, что ракета не попадет в заданное место планеты или даже вообще на планету. Отсюда ясно, что величину астрономической единицы необходимо знать с точностью до немногих сотен километров - с такой же относительной точностью, с какой производятся наиболее точные линейные измерения на Земле.
Каким способом определяется астрономическая единица длины? Известно несколько способов, результаты которых хорошо согласуются между собой. О некоторых из них и будет рассказано в этой статье.
КАКУЮ ДЛИНУ ЧЕМ МЕРИТЬ
Огромное расстояние отделяет от Земли. Чтобы добраться до Солнца, пешеходу потребовалось бы не менее 3 400 лет непрерывного хода, курьерскому поезду - 200 лет, скоростному самолету - 20. Насколько можно доверять этим числам? Точности в одну тысячную (то есть 1 мм на метр измеряемой длины) для длины порядка одного метра легко достигнуть даже с помощью хорошей масштабной линейки или мерной ленты. Но точность в одну миллионную (1 мм на километр длины) уже близка к пределу возможного при современной технике.
Для космических расстояний применяются более удобные единицы, чем метры и километры. Например, радиус земного шара (точнее, земного экватора) применяется для измерения планет и расстояний до Солнца; средний радиус земной орбиты - для пределов ; а единица в 206 265 раз более крупная, называемая парсеком, - для вычисления расстояний до звезд.
Но чтобы все эти единицы привести к одной общей мере - метру, нужно знать, сколько метров содержится в радиусе земного экватора и сколько таких радиусов укладывается в среднем радиусе земной орбиты (или, как говорят, в ее большой полуоси), равном среднему расстоянию от Земли до Солнца. Это расстояние называется астрономической единицей длины. Вообще же расстояние до Солнца вследствие эллиптичности земной орбиты может меняться на 1/60 долю в ту и другую сторону. Вот почему под расстоянием до Солнца обычно подразумевается именно средняя величина этого расстояния.
ПРЕЖДЁ ИЗМЕРИМ ЗЕМЛЮ
Прежде чем «покинуть» нашу планету и отправиться «промерять» космос, нужно сначала обмерить земной шар и найти длину радиуса экватора. Землю измеряют методом триангуляции. Для этого разбивают путь между измеряемыми пунктами на сеть треугольников, в вершинах которых устанавливаются вышки, называемые геодезическими сигналами. В Треугольниках, по возможности близких по форме к равносторонним, определяются со всей точностью углы и длина одной из сторон. Базис измеряется особыми проволоками, длина которых контролируется по точным копиям международного метра, имеющимся во многих странах мира.
Так устанавливается длина в метрах некоторой дуги на поверхности Земли, а астрономическими наблюдениями на концах дуги определяют, какую долю всей окружности Земли составляет промеренная дуга. Так находят и радиус земного шара в разных местах, что нужно и для исследования фигуры Земли и для определения радиуса земного экватора, который употребляется дальше в качестве новой меры длины.
Все эти измерения совершаются на твердой земной поверхности, на которой можно строить геодезические вышки, подвешивать на штативах мерные проволоки, устанавливать теодолиты для определения углов. А как быть, когда речь идет об огромных расстояниях в космическом пространстве, где подобные действия невозможны?
В землемерном деле существует способ определения расстояния до недоступного предмета. Это способ засечки: с двух пунктов, расстояние между которыми известно, визируют недоступный предмет. И определяют направления, по которым он виден. В точке пересечения прямых линий и находится определяемый предмет.
Но для того, чтобы такая засечка дала уверенный результат, нужно, чтобы прямые пересекались не под очень острым углом. Чем острее угол, тем менее уверенно определяется точка пересечения. Если бы землемеру предложили определить расстояние до предмета, линии на который пересекаются под углом в 9 градусов, то он отказался бы от решения такой задачи как совершенно безнадежной. А именно с такой задачей мы встречаемся при определении расстояния до Солнца тригонометрическим методом. Посмотрим, как она решается. Но уже в следующей статье.
Продолжение следует.
> > >
Вращение планеты Земля вокруг Солнца: определение расстояния от звезды к третьей планете в километрах по эллиптической орбите с фото и примерами исследований.
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 млн. км. Но это средний показатель, потому что эллиптический маршрут периодически приближает нас на 147 млн. км, а также отдаляет на 152 млн. км.
Не стоит забывать, что Солнечная система огромна, поэтому подобные цифры не должны вас шокировать. Среднее расстояние от планеты Земля к Солнцу именуют астрономической единицей, в которую переводят более крупные удаленности. Допустим Плутон отдален на 5.87 млрд. км, что переводится в удобные 39 а.е.
Как измерить расстояние от Земли до Солнца?
Четкие цифры появились только в последнее несколько веков, потому что ранее не обладали всеми необходимыми переменными для вычисления. В Древней Греции пробовали определять по длине тени или путем сравнения лунных размеров и ее орбитального пути.
Главным толчком в решение вопроса каково расстояние от Земли до Солнца стал обзор Венеры, когда она прошла перед Солнцем. Это редкий момент, который называют транзитом и случается дважды за 108 лет. Вычисления проводились при событиях 1761 и 1769 гг. Ученых специально разослали в различные уголки планеты, чтобы провести полномасштабное исследование.
Геометрия подсказала, как именно рассчитать дистанцию при вращении Земли вокруг Солнца. Первые данные показывали удаленность, которая в 24000 раз превосходила радиус Земли. И это удивительно, ведь реальный показатель расстояния превышает радиус в 23455 раз.
Сейчас мы располагаем радиолокационными и лазерными импульсами. Просто отправляете луч к Меркурию и засекаете время, за которое он вернется обратно. Нам известен показатель световой скорости, поэтому дальше уже дело вычисления.
Астрономия важна, потому что помогла обрести свое место во Вселенной. Все-таки интересно решать эти космические головоломки и по кусочку собирать мир, в котором мы живем.
Расстояние от Солнца до Земли
Чтобы хоть поверхностно вникнуть в масштабы нашей Вселенной, стоит прибегнуть к методу сравнений. Возьмем в качестве отправной точки размер нашей планеты Земля. Ее диаметр составляет 12 тыс. 600 км. Это сравнительно малый размер. Для обозначения астрономических расстояний ученые используют определенную единицу измерения - 1 астрономическую единицу (1 а. е.), которая равна среднему расстоянию от Земли до Солнца и составляет 150 млн км. Если бы можно было уменьшить нашу Солнечную систему так, чтобы Солнце было размером с шар для боулинга - диаметром 22 см, то наша Земля бы имела размер бусинки - в 109 раз меньше Солнца, а расстояние между ними было бы 28 метров. Для сравнения, 28 метров - это высота 9-этажного жилого дома.
Расстояние от Солнца до Плутона
Расстояние от Солнца до карликовой планеты Плутон, которая находится на окраине Солнечной системы, составляет 39 а. е. или 6 млрд км. Используя те же пропорции (диаметр Солнца уменьшаем до 22 см), получаем эквивалентное расстояние до Плутона в 860 метров! Поэтому все зарисовки модели нашей Солнечной системы, которые мы когда-либо видели на страницах учебников или журналов, не соответствуют своим пропорциям и масштабу, в силу того, что для соблюдения всех их не хватило бы площади бумажной страницы.
Расстояние и скорость света
Чтобы дополнить наши представления о размерах Солнечной системы, стоило бы обратить внимание на то время, за которое проходит свет от разных ее объектов до Земли. Для начала вспомним, что скорость света равна почти 300 тыс. километров в секунду.
От Луны свет доходит до Земли за 1,3 секунды, от Солнца - за 8 минут и 20 секунд, а от Плутона, который находится на краю Солнечной системы, за 5 часов и 30 минут (См. Рис. 1).
Световой год
Постараемся теперь оценить окрестности нашей Солнечной системы. Чтобы измерять расстояния в этих пределах, астрономической единицы уже не хватает. Для этого используют другую единицу измерения, названную световой год (св. год) - это расстояние, которое проходит световой луч за период одного земного года и которое составляет 9,4 трлн км! Если уменьшить расстояние одного светового года до 1 км, то наше Солнце будет размером с песчинку.
Масштабы Млечного Пути
Расстояние до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра составляет 4,2 световых года. То есть, чтобы до нее добраться, необходимо лететь 4,2 года со скоростью 300 тыс. километров в секунду. А чтобы пересечь всю нашу галактику Млечный Путь, понадобилось бы перемещаться со скоростью света 100 тыс. лет.
Если бы можно было уменьшить нашу Солнечную систему до 25-копеечной монеты, то размер нашей галактики соответствовал бы континенту Северная Америка.
От Млечного Пути до Андромеды
В свою очередь, наша галактика совместно с 14 другими малыми галактиками образует подгруппу галактик Млечного Пути, протяженность которой составляет 500 тыс. световых лет. Ближайшая к нам крупная галактика Андромеды находится на расстоянии 2,52 млн световых лет. Если представить себе размер нашей галактики равной городу Киеву, то расстояние до галактики Андромеда будет приблизительно соответствовать расстоянию от Киева до города Красноярска, что в Восточной Сибири.
Сверхскопления галактик
Наша галактика, галактика Андромеда и галактика Треугольник (это самые крупные представители) входят в местную группу, насчитывающую 50 галактик, общей протяженностью 4 млн световых лет.
Местная группа галактик, в свою очередь, входит в местное сверхскопление Девы, в составе которого находится 100 групп и скоплений из 30 000 галактик, общей протяженностью 200 млн световых лет. При всей грандиозности размеров, это далеко не самая большая структура в видимой части Вселенной.
Совокупность сверхскоплений образуют ячеистую структуру, которую можно сравнить с пористой структурой губки, хлеба или пены. Сверхскопления являются как бы стенками пористой структуры, между которыми находится огромное пустое пространство. Протяженность этих пустот составляет примерно 300 млн световых лет. На сколько же тогда простирается ячеистая структура Вселенной?
На рисунке 2 мы можем увидеть карту близких сверхскоплений галактик. Поскольку расстояния становятся еще больше, то ученые для удобства ввели еще одну единицу измерения - парсек, которая равна 3,26 световых года или 31 трлн километров. И на этом изображении расстояния отмечены в миллионах парсек (Мпк).
|
|
Самая далекая галактика
В завершение нашего путешествия по Вселенной стоит отметить самую удаленную галактику, снятую телескопом «Хаббл». Она находится на расстоянии более 10 млрд световых лет и имеет название UDFj-39546284.
Создатель звездного воинства Вселенной
Сложно себе даже представить невероятные размеры нашей Вселенной, которая при этом обладает упорядоченной структурой, красотой и гармонией. Более того, у этой Вселенной с невероятными размерами есть могущественный Творец, наполняющий Собою все ее пространство. О Нем и говорит древний пророк Исаия: «Поднимите глаза ваши на высоту небес и посмотрите, кто сотворил их? Кто выводит воинство их счетом? Он всех их называет по имени: по множеству могущества и великой силе у Него ничто не выбывает» (Библия. Исаия 40:26).
Продолжение следует
Хоть Солнце и является ближайшей к Земле звездой, дистанция между двумя небесными телами далеко не маленькая. Для более точного представления о расстоянии между Землёй и Солнцем вспомните о том, что небольшой яркий жёлтый круг на небосводе на самом деле - огромный раскалённый космический объект, который почти в миллион раз больше нашей планеты.
Многие люди даже приблизительно не могут сказать, какое расстояние от Земли до Солнца, поэтому предлагаем вместе устранить этот недостаток.
Точные измерения расстояния между Землей и Солнцем
Последние расчёты, датированные 2016 годом, показывают, что Солнце находится от Земли на расстоянии примерно в 150 миллионов километров. По данным википедии 149 597 870,691 км.
Условность объясняется эллиптической формой орбиты Земли. Дальше всего от звезды наша планета находится летом в июле - 152 миллиона километров, а зимой в январе приближается на отметку в 147 миллионов. Кратчайшее расстояние носит название «перигей», а наибольшее - «афелий».
Среднее расстояние от Земли до Солнца равно астрономической единице (1АЕ) и используется также для обозначения дистанции между телами Солнечной системы.
История изучения
Вопрос об отдалённости Солнца от планеты Земля интересовал ещё древних греков. Однако впервые удалось рассчитать это расстояние только в 1672 году астрономам Джованни Кассини и Жану Рише.
Руководствуясь простой геометрией и совершив одновременные наблюдения в двух разных точках мира, они вычислили, что расстояние до Солнца равно примерно 140 миллионов километров. Несмотря на погрешность в почти 7 миллионов, измерения можно считать предельно точными для той эпохи.
Следующие стоящие внимания исследования уже связаны с научно-техническим прогрессом середины ХХ века. Новейшие изобретения человечества дали повод вновь искать ответы на старый вопрос - сколько же километров до Солнца от планеты Земля?
С помощью радиолокационного метода и была названа цифра в 150 миллионов. Исследования проводились на основе данных, полученных от направленных в сторону звезды импульсов и их отражений.
Вас заинтересует
Другие способы измерения
Помимо вычисления расстояния в километрах, астрономами и учёными, изучающими космическое пространство, употребляются также другие единицы измерения дистанции между Землёй и Солнцем.
Например, непривычные для нас световой год или парсек. В первом случае исследования основываются на расстоянии, которое свет преодолевает в течении определённого времени. Выяснено, что пространство от Солнца до Земли луч пересекает за 8,3 световых минуты со скоростью 300 тысяч километров в секунду.
Исследования Солнца совершаются и по сегодняшний день ведущими учёными мира в самых различных областях науки.
Если измерять дистанцию до Солнца в более понятных для нас вещах, то получится 173 года непрерывной автомобильной поездки или около 2150 лет активной пешей прогулки.
Быстрее всего до центральной звезды нашей системы доберётся космический зонд - ему на это потребуется чуть меньше месяца. От этого путешествия стоит воздержаться хотя бы из-за аномальной жары - температура на поверхности Солнца составляет примерно пять с половиной тысяч градусов Цельсия.
С раннего детства каждый знает о том, что Солнце - это огромный раскалённый шар, звезда, находящаяся далеко-далеко. Но на вопрос о том, каково расстояние от Земли до Солнца, ответить может далеко не каждый взрослый человек с высшим образованием. В этой статье рассказывается о том, как меняется расстояние от Земли до Солнца на протяжении года, как учёные измеряют это расстояние и насколько оно значительно в сравнении с удалённостью других космических объектов.
Солнце удалено от Земли примерно на сто пятьдесят миллионов километров. представляет собой не правильный круг, а эллипс, поэтому расстояние между центром Солнечной системы и Землёй в разное время неодинаково. Его минимальную величину в астрономии называют перигелием, а максимальную - афелием. Перигелий равен ста сорока семи миллионам километров, а значение афелия составляет сто пятьдесят два миллиона километров. Перигелий приходится на январь, а афелий - на июль.
С Земли Солнце кажется нам небольшим. В действительности же диаметр его превышает диаметр Земли по экватору в 109 раз. Огромное расстояние от Земли до Солнца - вот причина, по которой мы видим на небе относительно небольшой красно-жёлтый круг. Луна расположена в разы ближе, но выглядит на ночном небе меньше. Расстояние от Земли до её единственного естественного спутника примерно равно 384,3 тысячи километров. Это в 390 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Время, за которое солнечный свет достигает поверхности нашей планеты, равно восемь минут и двадцать секунд.
Как же учёным удалось от Земли до Солнца? Какие методы они применяли? Первые попытки в этом направлении были предприняты в Древней Греции, но говорить о реальных результатах можно стало только после семнадцатого века. В позднее средневековье использовался метод параллакса. Этот метод заключается в том, что на основании данных о и наблюдений с Земли за Солнцем определяется угол, под которым с находящегося на линии горизонта Солнца будет видна Земля. Расстояние от одного космического объекта до другого высчитывается по параллактическому смещению.
Во второй половине двадцатого века научно-техническая революция принесла новый способ измерения расстояний в космическом пространстве. Метод радиолокации заключается в следующем: в сторону космического объекта отправляется импульс, принимается сигнал от него, а затем на основании данных о времени прохождения импульсом двойного расстояния от Земли до интересующего объекта при известной скорости вычисляется расстояние. Сегодня динамично развивающаяся астрономия располагает новыми способами, позволяющими узнать, на сколько километров удалены от нас звёзды и планеты малоизученных галактик. Это эффект Сюняева-Зельдовича, основанный на фиксации изменения радиоизлучения объекта во времени, гравитационное линзирование, в основе которого лежит изучение отклонения световых лучей в объекта, метод молекулярных колец, обычно применяемый для первичной оценки расстояния от Солнечной системы до какой-либо галактики.
Как же ответить на вопрос о том, какое расстояние от Земли до Солнца? Большое оно или маленькое? Всё относительно. Оно значительно в сравнении с или до Луны, но оно практически ничтожно в сравнении с расстоянием до других звёзд и галактик. Ближайшей к Земле планетой является Венера, и она удалена на 41,4 миллиона километров. Между землёй и Марсом 78,3 миллиона километров, между Землёй и Меркурием - 91,6 км. А вот Юпитер и другие планеты-гиганты находятся от Земли дальше, чем Солнце.
Для измерения космических пространств часто используются такие величины, как парсек и световой год. На расстоянии в один парсек годовой параллакс космического объекта составляет одну секунду (отсюда и появилось название «парсек» - параллакс в секунду). Световой год - это такое расстояние, которое свет проходит за год. Эти величины используются при замерах для изучения удалённых небесных тел. Так, например, от Земли до звезды свет идёт четыре года, до Сириуса - восемь с половиной лет, а до оранжевого гиганта Бетельгейзе - 650 лет!
