Расстояния в космосе измеряют тремя основными единицами: астрономическая единица (≈ 149,6 млн км) служит для Солнечной системы, световой год (≈ 9,46 трлн км) и парсек (≈ 3,26 светового года) - для звёзд и галактик.
Километры для таких расстояний неудобны: до ближайшей звезды ≈ 40 трлн км, и числа с таким количеством нулей трудно сравнивать и запоминать. Каждая из трёх единиц опирается на то, что удобно измерять: радиус земной орбиты, путь света и угол параллакса. Все три сейчас определены точно, через метр.
Астрономическая единица: расстояние от Земли до Солнца
Астрономическая единица (а. е.) изначально означала среднее расстояние от Земли до Солнца. В 2012 году Международный астрономический союз (МАС) закрепил её точное значение: 1 а. е. = 149 597 870 700 м, или ≈ 149,6 млн км. Пересчёт в километры и обратно выполняет страница астрономическая единица в километрах.
Реальное расстояние до Солнца в течение года меняется, потому что орбита Земли - эллипс. В перигелии Земля находится в ≈ 147,1 млн км от Солнца, в афелии - в ≈ 152,1 млн км, разница - около 5 млн км. До 2012 года значение а. е. выводили из небесной механики, и оно зависело от точности измерения массы Солнца; теперь это фиксированное число метров.
Единица удобна в пределах Солнечной системы. Марс обращается на расстоянии ≈ 1,52 а. е. от Солнца, Юпитер - ≈ 5,2 а. е., Нептун - ≈ 30,1 а. е., то есть ≈ 4,5 млрд км. Свет проходит одну астрономическую единицу за ≈ 499 с - это 8 мин 19 с, или ≈ 8,3 световой минуты.
Световой год: путь света за год
Световой год - единица расстояния, а не времени. Это путь, который свет проходит в вакууме за один юлианский год. Скорость света с 1983 года равна ровно 299 792 458 м/с, юлианский год - 365,25 суток по 86 400 с, то есть 31 557 600 с. Их произведение и есть световой год: 9 460 730 472 580 800 м, или ≈ 9,46 трлн км.
В астрономических единицах световой год равен ≈ 63 241 а. е. Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии ≈ 4,24 светового года. Её свет идёт до Земли больше четырёх лет, а в километрах это расстояние составляет ≈ 40,1 трлн км. Готовые значения в километрах приведены на странице световой год.
Единица наглядна тем, что сразу показывает время в пути для света, а значит, и возраст увиденного. Галактика Андромеды удалена на ≈ 2,5 млн световых лет: свет, который сегодня попадает в телескоп, покинул её ≈ 2,5 млн лет назад. По той же логике используют световые секунды и минуты: Луна удалена в среднем на ≈ 384 400 км, это ≈ 1,28 световой секунды.
Парсек: расстояние по параллаксу
Парсек - сокращение от «параллакс-секунда». Если наблюдать звезду из двух противоположных точек земной орбиты, с интервалом в полгода, она немного смещается на фоне далёких звёзд. Половина этого смещения называется годичным параллаксом. Парсек - расстояние, с которого радиус земной орбиты (1 а. е.) виден под углом в одну угловую секунду, то есть в 3 600-ю часть градуса.
Отсюда простое правило: расстояние в парсеках равно единице, делённой на параллакс в угловых секундах. У Проксимы Центавра параллакс ≈ 0,768″, поэтому расстояние до неё ≈ 1,30 пк. Чем дальше звезда, тем меньше угол и тем точнее должен быть инструмент: космический телескоп Gaia Европейского космического агентства измерил параллаксы более чем 1 млрд звёзд.
По определению МАС 2015 года 1 пк = 648 000/π а. е. ≈ 206 265 а. е. Число 648 000 - количество угловых секунд в 180 градусах (180 × 3 600), то есть в π радианах. В метрах парсек ≈ 30 856 775 814 913 673 м, или ≈ 30,86 трлн км, в световых годах - ≈ 3,26. Пересчёт выполняет страница парсек в световых годах, подробности о единице - на странице парсек.
Профессиональные астрономы чаще пользуются парсеками и кратными единицами: килопарсек - 1 000 пк, мегапарсек - 1 000 000 пк. В этих единицах расстояние до галактики Андромеды - ≈ 0,77 Мпк.
Соотношения между единицами
Для быстрых оценок достаточно трёх соотношений: 1 пк ≈ 3,26 светового года, 1 световой год ≈ 63 241 а. е., 1 а. е. ≈ 149,6 млн км. Остальные значения в таблице получены из точных определений.
| Единица | Километры | А. е. | Световые годы | Парсеки |
|---|---|---|---|---|
| 1 а. е. | ≈ 149,6 млн | 1 | ≈ 0,0000158 | ≈ 0,00000485 |
| 1 световой год | ≈ 9,46 трлн | ≈ 63 241 | 1 | ≈ 0,3066 |
| 1 парсек | ≈ 30,86 трлн | ≈ 206 265 | ≈ 3,26 | 1 |
Какие расстояния в каких единицах
Выбор единицы зависит от масштаба. Внутри системы Земля - Луна хватает километров, для планет удобны астрономические единицы, для звёзд - световые годы и парсеки, для галактик - миллионы световых лет и мегапарсеки. В таблице - несколько ориентиров и время, за которое свет проходит каждое расстояние.
| Объект | Расстояние | Свет идёт |
|---|---|---|
| Луна | ≈ 384 400 км | ≈ 1,28 с |
| Солнце | 1 а. е. ≈ 149,6 млн км | ≈ 8 мин 19 с |
| Нептун | ≈ 30,1 а. е. | ≈ 4,2 ч |
| Проксима Центавра | ≈ 4,24 св. года ≈ 1,30 пк | ≈ 4,24 года |
| Галактика Андромеды | ≈ 2,5 млн св. лет ≈ 0,77 Мпк | ≈ 2,5 млн лет |
Проксима Центавра удалена от Солнца более чем на 268 тысяч астрономических единиц. Поэтому межзвёздные расстояния в а. е. почти не записывают, а внутри Солнечной системы, наоборот, не используют световые годы.
Коротко
- 1 а. е. = 149 597 870 700 м ≈ 149,6 млн км - масштаб Солнечной системы.
- 1 световой год = 9 460 730 472 580 800 м ≈ 9,46 трлн км - путь света за юлианский год.
- 1 парсек = 648 000/π а. е. ≈ 206 265 а. е. ≈ 3,26 светового года ≈ 30,86 трлн км.
- Расстояние в парсеках = 1 ÷ параллакс в угловых секундах.
- Проксима Центавра - ближайшая к Солнцу звезда: ≈ 4,24 светового года, или ≈ 1,30 пк.
