Параллактическое смещение близкой звезды на фоне звездного неба
С открытием третьего закона Кеплера относительные расстояния планет в Солнечной системе, выраженные в долях среднего расстояния Земля-Солнце, были хорошо известны. Но чтобы получить масштаб планетной системы и определить абсолютное значение астрономической единицы, достаточно было измерить расстояние между двумя любыми планетами. Измерять же положение планет относительно звезд можно гораздо точнее, чем положение яркого Солнца на дневном небе. Этим и воспользовались впервые Кассиии и Рише.
Математическая обработка наблюдений, выполненная Кассиии в 1673 году, дала значение параллакса Солнца 9,5 секунды дуги. Здесь под параллаксом следует понимать угол, под которым со светила виден экваториальный радиус Земли. Отсюда получалось, что среднее расстояние Земли от Солнца (1 а. е.) равно 138,5 млн км (в современных мерах длины), что на 11,1 млн км меньше действительного значения. Но по тем временам даже такой результат считался большим научным достижением.
Английский астроном Эдмонд Галлей (1656-1742) предложил метод определения расстояния от Земли до Солнца путем наблюдения прохождений Венеры по солнечному диску. Ближайшее такое прохождение должно было состояться в 1761 году, и во все концы света были снаряжены астрономические экспедиции.
Разрабатывались и другие способы определения длины астрономической единицы. В частности, астрономы Пулковской обсерватории в 1842-1880 г.г. выполнили точные измерения смещений видимых положений звезд, происходящих по причине движения Земли вокруг Солнца и конечной скорости света (так называемые аберрационные смещения), и нашли, что параллакс Солнца равен 8,79 секунды дуги; астрономическая единица равна 149,6 млн км, что совпадает с современными измерениями. Но Парижская международная конференция астрономов в 1896 году приняла округленные значения: параллакс равен 8,80 секунды дуги, астрономическая единица равна 149,5 млн км. Этими значениями астрономы пользовались вплоть до 1970 года.
В январе 1931 г. малая планета Эрос проходила от Земли на расстоянии всего лишь 0,17 а. е. В наблюдениях (главным образом фотографических) приняли участие 21 астрономическая обсерватория, в том числе Пулковская. Из наблюдений Эроса была найдена величина параллакса Солнца 8,79 секунды дуги. Вычисленное по новому параллаксу среднее расстояние Земли от центральною светила составляло 149 млн 669 тыс. км.
В 60-х годах XX в. астрономы для измерения расстояний до небесных тел Солнечной системы стали применять более точный - радиолокационный метод. Сущность этого метода состоит в том, что в сторону небесного тела посылают мощный кратковременный импульс, а затем принимают отраженный сигнал. Скорость распространения радиоволн в космическом пространстве равна скорости света - 299 792,458 км/с. Поэтому, если точно измерить время, которое необходимо сигналу, чтобы достичь небесного тела и после отражения от его поверхности возвратиться обратно, нетрудно вычислить искомое расстояние.
Так были уточнены расстояния до Луны, Венеры, Меркурия, Марса, Юпитера. Из радиолокационных наблюдений Венеры, проведенных в СССР, США и Англии, было определено значение астрономической единицы: 1 а. е. = 149 597 870 км, с возможной ошибкой около 1 км. Такой точности более чем достаточно для нужд астрономии и космонавтики. В практических целях пользуются округленным значением астрономической единицы - 149 млн 600 тыс. км, которому соответствует параллакс Солнца - 8,794 секунды дуги.
Таким образом, если параллакс измерен, то расстояние до небесного тела Солнечной системы (Луны, Солнца, планеты...) можно вычислить по формуле:
D = 206265/р * R
где D — расстояние от центра Земли до центра небесною тела, выраженное в км; R — экваториальный радиус Земли, равный 6378,160 км; р — параллакс небесного тела, выраженный в секундах дуги.
Метод параллакса пригоден и для определения расстоянии до ближайших звезд. Только в качестве базиса используется не радиус Земли, а средний радиус земной орбиты. Если большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно направлению на звезду, то расстояние до звезды вычисляется по формуле:
r = 206265/π а.е.
где π выражено в секундах дуги
Из формулы видно, что параллаксу в одну секунду дуги (π = 1) соответствует расстояние, равное 206 265 а.е. Оно называется парсеком (от слов «параллакс» и «секунда») и сокращенно обозначается пк.
Пк - единица расстояния, которая широко используется в звездной астрономии, так как астрономическая единица слишком мала для измерения расстояний до звезд. Расстояние в парсеках вычисляется по очень простой формуле:
r = 1/π
где π — параллакс звезды в секундах дуги.
Самая близкая к нам звезда альфа Центавра имеет параллакс - 0,76 секунды дуги. Стало быть, расстояние до нее - 1,32 пк.
Расстояния до звезд измеряют еще в световых годах. Световой год - это такое расстояние, которое свет проходит за один тропический год (промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра солнечного диска через точку весеннего равнодействия, 365,242190 средних солнечных суток). В тропическом году около 3,16 * 107 секунд. Умножая это число на скорость света, получим: 1 световой год = 9,46 • 1012 км = 63 239,7 а. е.
Полезно запомнить такие соотношения:
1 парсек (пк) = 30,86 * 1012 км = 3,26 светового года;
1 килопарсек (кпк) = 1000 пк;
1 мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк.
Источник: "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина"
Комментарии 1