天文單位(英文:Astronomical Unit,,簡寫AU)是長度的單位,,歷史上約等于地球跟太陽的平均距離。天文常數(shù)之一,。天文學(xué)中測量距離,,特別是測量太陽系內(nèi)天體之間的距離的基本單位,,地球到太陽的平均距離為一個天文單位。 一天文單位約等于1.496億千米,。 1976年,,國際天文學(xué)聯(lián)會把一天文單位定義為一顆體積可忽略、公轉(zhuǎn)軌道不受干擾而且公轉(zhuǎn)周期為365.2568983日(即一高斯年)的粒子與一個質(zhì)量相等約一個太陽的物體的距離,。當(dāng)時的值是149,597,870,691±30米(約一億五千萬公里或9300萬英里),。2012年國際天文學(xué)聯(lián)合會重新定義為一個常數(shù)。 歷史推導(dǎo) 天文常數(shù)之一,。天文學(xué)中測量距離,,特別是測量太陽系內(nèi)天體之間的距離的基本單位,以au表示,。 當(dāng)最初開始使用天文單位的時候,,它的實際大小并不是很清楚,但行星的距離卻可以引力常數(shù)的不確定(只有五,、六個有效位),太陽的質(zhì)量并不能夠很準(zhǔn)確,。如果計算行星位置時使用國際單位,,其精確度在單位換算的過程中難免會降低。所以這些計算通常以太陽質(zhì)量和天文單位作單位,,而不用公斤和公里,。 借助日心幾何及行星運動法則以天文單位作單位來計算出來,。后來天文單位的實際大小終透過視差,,以及近代用雷達來準(zhǔn)確地找到。雖然如此,,因為歷史上一個天文單位的距離,相當(dāng)于地球到太陽的平均距離,,約1.496×10^8km,。 天文學(xué)家們重新精確測定了一個天文單位(AU)的精確數(shù)值,一個天文單位的定義值被確定為:149,597,870,700米,。[1] 1938年以前,,天文單位是指在沒有大行星攝動作用(見攝動理論)下,從地月系 質(zhì)心到太陽的平均距離,或者說,,它是地月系質(zhì)心繞太陽公轉(zhuǎn)的無攝動橢圓軌道的半長徑,。根據(jù)開普勒定律,在高斯引力常數(shù)k,、太陽質(zhì)量S,、地月系質(zhì)量m、地月系到太陽的平均距離A和地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期T之間有如下關(guān)系:[2] 當(dāng)取太陽質(zhì)量為天文質(zhì)量單位(即取S=1),、地月系到太陽的平均距離為天文距離單位(即取A=1)時,高斯根據(jù)當(dāng)時的不很精確的T和m/S值,算得k=0.01720209895,。1938年第六屆國際天文學(xué)聯(lián)合會決定把k值固定下來,,不再改變。根據(jù)這個k值,,當(dāng)取S=1,、A=1和m=0時,就可以算出T值為365.2568983263歷書日,。由此,,可以把天文單位的定義改為:當(dāng)公轉(zhuǎn)周期為365.2568983263歷書日時,一個假想的,、質(zhì)量為零的無攝動行星的橢圓軌道的半長徑,,等于一個天文單位。根據(jù)準(zhǔn)確的 T值和m/S值,,可以算出地月系統(tǒng)日公轉(zhuǎn)軌道的半長徑為1.00000003天文單位,。由于地球運動受其他天體攝動的影響,日地平均距離實際為1.0000000236天文單位,。 二十世紀(jì)六十年代以前,,天文單位是根據(jù)測定太陽視差π⊙推導(dǎo)出來的。在紐康的天文常數(shù)系統(tǒng)中太陽視差π⊙=8獎80,,相應(yīng)的天文單位的長度等于149,500,000公里。二十世紀(jì)六十年代起,雷達天文取得了精確的結(jié)果,。于是,,天文單位根據(jù)光速c和單位距離光行時τA來導(dǎo)出,1964年國際天文學(xué)聯(lián)合會天文常數(shù)系統(tǒng)取 A為149,600×10米,,把它作為基礎(chǔ)常數(shù),。 此值從1968年開始,一直使用到1983年,。1976年國際天文學(xué)聯(lián)合會天文常數(shù)系統(tǒng)取 A為1.49597870×10米,,把它改為導(dǎo)出常數(shù),此值從1984年起統(tǒng)一采用,。 2012年9月份在中國北京舉行的國際天文學(xué)大會(IAU)上以無記名投票的方式重新精確測定了太陽系中最重要的距離,。也就是說,從此,,一個天文單位的定義值被確定為:149,597,870,700米--為固定數(shù)值,。 折疊編輯本段歷史計算在1976年天文常數(shù)系統(tǒng)中定義為在499.004782秒內(nèi)光在真空中傳播的距離。其值為1.49597870×10^11米(^表示冪),。1天文單位等于1.58129×10^(-5)光年,,或4.84813×10^(-6)秒差距。 光年(ly) 光年是長度的單位,,而非時間單位,。光年就是光在真空中一年時間走過的距離,。 光在真空中的速度是恒定不變的(速度是約30萬公里/秒)。1ly=9.46x10^12km 秒差距(pc) 1pc指的是從地看太陽系外天體在一年中正交于視線上1AU所張的角度為1〃時,,此天體到地球的距離,。 1pc=2.06×10^5AU=3.26ly 1PC約等于30835997962819660.8米 折疊編輯本段計算方法天文學(xué)家利用三角視差法、分光視差法,、星團視差法,、統(tǒng)計視差法、造父視差法和力學(xué)視差法等,,測定恒星與我們的距離,。恒星距離的測定,對研究恒星的空間位置,、求得恒星的光度和運動速度等,,均有重要的意義。 離太陽距離在16光年以內(nèi)的有50多顆恒星,。其中最近的是半人馬座比鄰星,,距太陽約4.2光年,大約是40萬億千米,。 折疊三角視差法測量天體之間的距離可不是一件容易的事,。 天文學(xué)家把需要測量的天體按遠近不同分成好幾個等級。離我們比較近的天體,,它們離我們最遠不超過100光年(1光年=9.46×10千米),,天文學(xué)家用三角視差法測量它們的距離。三角視差法是把被測的那個天體置于一個特大三角形的頂點,,地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道直徑的兩端是這個三角形的另外二個頂點,,通過測量地球到那個天體的視角,再用到已知的地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的直徑,,依靠三角公式就能推算出那個天體到我們的距離了,。稍遠一點的天體我們無法用三角視差法測量它和地球之間的距離,因為在地球上再也不能精確地測定他它們的視差了,。 折疊移動星團法這時我們要用運動學(xué)的方法來測量距離,,運動學(xué)的方法在天文學(xué)中也叫移動星團法,根據(jù)它們的運動速度來確定距離,。不過在用運動學(xué)方法時還必須假定移動星團中所有的恒星是以相等和平行的速度在銀河系中移動的,。在銀河系之外的天體,運動學(xué)的方法也不能測定它們與地球之間的距離,。 折疊造父視差法造父視差法又叫標(biāo)準(zhǔn)燭光法,。 物理學(xué)中有一個關(guān)于光度、亮度和距離關(guān)系的公式,。S∝L0/r2 測量出天體的光度L0和亮度S,,然后利用這個公式就知道天體的距離r,。光度和亮度的含義是不一樣的,亮度是指我們所看到的發(fā)光體有多亮,這是我們在地球上可直接測量的,。光度是指發(fā)光物體本身的發(fā)光本領(lǐng),,關(guān)鍵是設(shè)法知道它就能得到距離。天文學(xué)家勒維特發(fā)現(xiàn)"造父變星",,它們的光變周期與光度之間存在著確定的關(guān)系,。于是可以通過測量它的光變周期來定出光度,再求出距離,。如果銀河系外的星系中有顆造父變星,,那么我們就可以知道這個星系與我們之間的距離了。那些連其中有沒有造父變星都無法觀測到的更遙遠星系,,當(dāng)然要另外想辦法,。 三角視差法和造父視差法是最常用的兩種測距方法,前一支的尺度是幾百光年,,后一支是幾百萬光年,。在中間地帶則使用統(tǒng)計方法和間接方法。最大的量天尺是哈勃定律方法,,尺度達100億光年數(shù)量級,。 折疊哈勃定律方法1929年哈勃(Edwin Hubble)對河外星系的視向速度與距離的關(guān)系進行了研究。當(dāng)時只有46個河外星系的視向速度可以利用,,而其中僅有24個有推算出的距離,,哈勃得出了視向速度與距離之間大致的線性正比關(guān)系。現(xiàn)代精確觀測已證實這種線性正比關(guān)系 V = H0×d 其中v為退行速度,,d為星系距離,H0=100h0km.s-1Mpc(h0的值為0 利用哈勃定律,,可以先測得紅移Δν/ν通過多普勒效應(yīng)Δν/ν=V/C求出V,,再求出d。 哈勃定律揭示宇宙是在不斷膨脹的,。這種膨脹是一種全空間的均勻膨脹,。因此,在任何一點的觀測者都會看到完全一樣的膨脹,,從任何一個星系來看,,一切星系都以它為中心向四面散開,越遠的星系間彼此散開的速度越大,。 折疊編輯本段例子折疊編輯本段換算1天文距離單位(AU)=1.495978707×10^11米 = 149,600,000公里 = 92,960,000英里 = 490,800,000,000英尺 1光年(ly)=9.4605536×10^15米=63239.8天文距離單位 1秒差距(PC)=3.085678×10^16米=206264.8天文距離單位=3.261631光年
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