Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Парсек (значения) .

Парсек
Звездный параллакс parsec1.svg
Парсек - это расстояние от Солнца до астрономического объекта , у которого угол параллакса составляет одну угловую секунду (не в масштабе).
Общая информация
Система единицастрономические единицы
Единицадлина / расстояние
СимволПК
Конверсии
1 шт в ...... равно ...
   метрические ( СИ ) единицы   3,0857 × 10 16  м
   ~ 31 петаметр
   имперские  и  американские  единицы   1.9174 × 10 13  миль
   астрономические единицы   2,062 65 × 10 5  а.е.
   3,261 56  LY

Парсек (символ: ПК ) является единицей длины для измерения больших расстояний до астрономических объектов за пределами Солнечной системы , примерно равна 3,26 световых лет или 206.000 астрономических единиц , то есть 30,9  триллионов километров (19,2 триллионов миль ). [a] Парсек получается с помощью параллакса и тригонометрии и определяется как расстояние, на котором одна астрономическая единица образует угол в одну угловую секунду [1] (1/3600о степени ). Это соответствует648 000/πастрономические единицы, то есть 1 шт = 1 / загар (1 ") аи . [2] Ближайшая звезда, Проксима Центавра , находится примерно в 1,3 парсека (4,2 световых года) от Солнца . [3] Большинство звезд, видимых невооруженным глазом на ночном небе, находятся в пределах 500 парсеков от Солнца. [ необходима цитата ]

Слово «парсек», образованное от номинала одной угловой секунды , было придумано британским астрономом Гербертом Холлом Тернером в 1913 году [4], чтобы облегчить астрономам вычисления астрономических расстояний на основе только сырых данных наблюдений. Отчасти по этой причине, блок предпочтительный в астрономии и астрофизике , хотя световой год остается заметным в научно - популярных текстах и общем пользовании . Хотя парсеки используются для более коротких расстояний в пределах Млечного Пути , для более крупных масштабов Вселенной требуется несколько парсеков, включая килопарсекы.(kpc) для более далеких объектов внутри и вокруг Млечного Пути, мегапарсек (Mpc) для галактик среднего расстояния и гигапарсек (Gpc) для многих квазаров и самых далеких галактик.

В августе 2015 года Международный астрономический союз (МАС) принял Резолюцию B2, в которой, как часть определения стандартизированной шкалы абсолютной и кажущейся болометрической звездной величины , упоминалось существующее явное определение парсека как точного648 000/π астрономических единиц , или приблизительно3,085 677 581 491 3673 × 10 16  метров (на основе точного определения астрономической единицы в системе СИ, разработанного IAU 2012). Это соответствует определению парсека под малым углом, которое можно найти во многих астрономических справочниках. [5] [6]

История и происхождение [ править ]

См. Также: Звездный параллакс

Парсек определяется как равный длине соседнего отрезка (противоположный отрезок - 1 а.е.) чрезвычайно вытянутого воображаемого прямоугольного треугольника в пространстве. Эти два аспекта , на которых основан этот треугольник являются его короче , ноги, длина одной из астрономической единицы (среднее Земли - Солнца расстояние), а стягиваемый угол вершины противоположной ноги , что, измеряя один угловой секунды . Применяя правила тригонометрии к этим двум значениям, можно определить единичную длину другого отрезка треугольника (парсек).

Один из старейших методов, используемых астрономами для расчета расстояния до звезды, - это запись разницы углов между двумя измерениями положения звезды на небе. Первое измерение проводится с Земли с одной стороны от Солнца, а второе - примерно через полгода, когда Земля находится с противоположной стороны от Солнца. Расстояние между двумя положениями Земли при проведении двух измерений вдвое превышало расстояние между Землей и Солнцем. Разница в углах между двумя измерениями в два раза превышает угол параллакса, который образован линиями от Солнца и Земли к звезде в удаленной вершине . Тогда расстояние до звезды можно было рассчитать с помощью тригонометрии. [7]Первые успешные опубликованные прямые измерения объекта на межзвездных расстояниях были предприняты немецким астрономом Фридрихом Вильгельмом Бесселем в 1838 году, который использовал этот подход для вычисления расстояния в 3,5 парсек до 61 Лебедя . [8]

Движение звездного параллакса от годового параллакса

Параллакс звезды определяется как половина углового расстояния , на которое звезда движется относительно небесной сферы, когда Земля вращается вокруг Солнца. Точно так же, с точки зрения этой звезды, это угол наклона большой полуоси орбиты Земли. Звезда, Солнце и Земля образуют углы воображаемого прямоугольного треугольника в космосе: прямой угол - это угол на Солнце, а угол у звезды - это угол параллакса. Длина стороны, противоположной углу параллакса, - это расстояние от Земли до Солнца (определяется как одна астрономическая единица, а.е.), а длина соседнихсторона дает расстояние от солнца до звезды. Следовательно, если измерить угол параллакса, а также правила тригонометрии, можно найти расстояние от Солнца до звезды. Парсек определяется как длина стороны, примыкающей к вершине, занятой звездой, угол параллакса которой равен одной угловой секунде.

Использование парсек в качестве единицы расстояния естественно следует из метода Бесселя, потому что расстояние в парсеках может быть вычислено просто как обратная величина угла параллакса в угловых секундах (т.е. если угол параллакса равен 1 угловой секунде, объект находится на расстоянии 1 пк от Солнце; если угол параллакса составляет 0,5 угловой секунды, объект находится на расстоянии 2 пк и т. д.). В этом соотношении не требуются тригонометрические функции , поскольку задействованные очень малые углы означают, что можно применить приближенное решение тонкого треугольника .

Хотя он, возможно, использовался раньше, термин парсек впервые был упомянут в астрономической публикации в 1913 году. Королевский астроном Фрэнк Уотсон Дайсон выразил озабоченность по поводу необходимости названия для этой единицы расстояния. Он предложил название Астрон , но отметил , что Карл Шарлье предложил сириометр и Герберт Холл Тернер предложил парсек . [4] Прижилось предложение Тернера.

Расчет значения парсека [ править ]

По определению 2015 г. 1 а.е. длины дуги образует угол1 ″ в центре круга радиуса1 шт . Преобразование единиц градусы / минуты / секунды в радианы ,

, и
(точно по определению au 2012 г.)

Следовательно,

(точно по определению 2015 г.)

Следовательно,

(с точностью до метра )

Примерно,

На диаграмме выше (не в масштабе) S представляет Солнце, а E - Землю в одной точке своей орбиты. Таким образом, расстояние ES равно одной астрономической единице (а.е.). Угол SDE составляет одну угловую секунду (1/3600о степени ) , таким образом , по определению D представляет собой точку в пространстве на расстоянии одного парсек от Солнца Расстояние SD рассчитывается с помощью тригонометрии следующим образом:

Поскольку астрономическая единица определяется как 149 597 870 700  м , [9] можно рассчитать:

Следовательно, 1 парсек≈ 206 264 .806 247 096 астрономических единиц
≈ 3,085 677 581 × 10 16 метров
≈ 30,856 775 815  трлн км
≈ 19,173 511 577  триллионов миль

Следовательно, если 1  ly ≈ 9,46 × 10 15  м,

потом 1 шт. ≈3,261 563 777  LY

Следствие гласит, что парсек - это также расстояние, с которого необходимо рассматривать диск диаметром в одну астрономическую единицу, чтобы он имел угловой диаметр в одну угловую секунду (если поместить наблюдателя в точку D, а диаметр диска - на ES ).

Математически, чтобы рассчитать расстояние, учитывая полученные угловые измерения от инструментов в угловых секундах, формула будет иметь вид:

где θ - измеренный угол в угловых секундах, Расстояние Земля-Солнце - постоянная величина (1 у.е. или 1,5813 × 10 −5 св. Лет  ). Расчетное расстояние до звезды будет в тех же единицах измерения, что и в разделе «Расстояние земля-солнце» (например, если Расстояние земля-солнце =1 а.е. , единица измерения расстояния до звезды в астрономических единицах; если Расстояние Земля-Солнце = 1,5813 × 10 −5 св. лет  , единицей измерения расстояния до звезды являются световые годы).

Длина парсека, используемая в Резолюции B2 IAU 2015 г. [10] (точно648 000/πастрономических единиц) точно соответствует тому, что получено с помощью малоуглового расчета. Это отличается от классического определения обратной касательной примерно на200 км , т.е. только после 11-й значащей цифры . Поскольку астрономическая единица была определена МАС (2012) как точная длина в системе СИ в метрах, теперь парсек соответствует точной длине системы СИ в метрах. С точностью до метра малоугловой парсек соответствует30 856 775 814 913 673  м .

Использование и измерение [ править ]

Метод параллакса - это основной шаг калибровки для определения расстояния в астрофизике ; однако точность измерений угла параллакса наземным телескопом ограничена примерно0,01 ″ , а значит, до звезд не более100 шт дальний. [11] Это связано с тем, что атмосфера Земли ограничивает резкость изображения звезды. [12] Космические телескопы не ограничены этим эффектом и могут точно измерять расстояния до объектов, превышающие пределы наземных наблюдений. В период с 1989 по 1993 год спутник Hipparcos , запущенный Европейским космическим агентством (ЕКА), измерял параллаксы около100 000 звезд с астрометрической точностью около0,97  мсек. Дуги , и получены точные измерения звездных расстояний до звезд доНа расстоянии 1000 шт . [13] [14]

Спутник ЕКА Gaia , запущенный 19 декабря 2013 года, предназначен для измерения одного миллиарда звездных расстояний с точностью до20 микросекунд , что дает погрешность в 10% в измерениях до центра Галактики , примерно8000 шт далеко в созвездии в Стрельце . [15]

Расстояния в парсеках [ править ]

Расстояния меньше парсека [ править ]

Расстояния, выраженные в долях парсека, обычно связаны с объектами внутри одной звездной системы. Так, например:

  • Одна астрономическая единица (а.е.) - расстояние от Солнца до Земли - чуть меньше 5 × 10 −6  шт .
  • Самый дальний космический зонд , Voyager 1 , был0,000 703  пк с Земли по состоянию на январь 2019 года . "Вояджер-1" взял41 год, чтобы преодолеть это расстояние.
  • Облако Оорта оценивается приблизительно0,6 шт в диаметре
Как было отмечено на космическом телескопе Хаббла , то астрофизическая струи извергается из активного ядра галактики из M87 стягивает 20 ″ и считается, что его длина составляет 1,5 килопарсека (4892 св.  Лет ) (джет несколько сокращен с точки зрения Земли).

Парсек и килопарсек [ править ]

Расстояния, выраженные в парсеках (пк), включают расстояния между ближайшими звездами, например, в одном спиральном рукаве или шаровом скоплении . Расстояние в 1000 парсеков (3262 св. Лет) обозначается килопарсеками (кпк). Астрономы обычно используют килопарсек для обозначения расстояний между частями галактики или внутри групп галактик . Так, например:

  • Один парсек примерно равен 3,26 светового года.
  • Проксима Центавра , ближайшая известная звезда к Земле, кроме Солнца, находится на расстоянии 1,3 парсека (4,24 св. Лет), по данным прямого измерения параллакса.
  • Расстояние до рассеянного скопления Плеяды составляет130 ± 10 шт. (420 ± 30 св. Лет ) от нас, согласно измерениям параллакса Hipparcos .
  • Центр в Млечном Пути составляет более 8 килопарсек (26000) LY от Земли, и Млечный Путь составляет примерно 34 килопарсек (110,000 LY) в поперечнике.
  • Андромеды ( M31 ) составляет около 780 кпсов (2500000 LY) от Земли.

Мегапарсек и гигапарсек [ править ]

Астрономы обычно выражают расстояния между соседними галактиками и скоплениями галактик в мегапарсеках (Мпк). Мегапарсек - это один миллион парсеков, или около 3 260 000 световых лет. Иногда, галактические расстояния приведены в единицах ГПЦ / ч (как в «50 / ч  Мпк», также написано « 50 Мпк час -1 »). h - постоянная (« безразмерная постоянная Хаббла ») в диапазоне 0,5 < h <0,75, отражающая неопределенность в значении постоянной Хаббла H для скорости расширения Вселенной: h =ЧАС/100 км / с / Мпк. Постоянная Хаббла становится актуальной при преобразовании наблюдаемого красного смещения z в расстояние d по формуле d ≈c/ЧАС× z . [16]

Один гигапарсек (Гпк) - это один миллиард парсеков - одна из самых больших обычно используемых единиц длины . Один гигапарсек составляет около 3,26 миллиарда световых лет, или примерно1/14от расстояния до горизонта в наблюдаемой Вселенной (продиктована космического фонового излучения ). Астрономы обычно используют гигапарсек для выражения размеров крупномасштабных структур, таких как размер Великой стены CfA2 и расстояние до нее ; расстояния между скоплениями галактик; и расстояние до квазаров .

Например:

  • Андромеды составляет около 0,78 Мпк (2500000 LY) от Земли.
  • Ближайшее крупное скопление галактик , то Дева кластер , составляет около 16,5 Мок (54000000 LY) от Земли. [17]
  • Галактика RXJ1242-11 , имеющая ядро сверхмассивной черной дыры, подобное ядру Млечного Пути , находится примерно в 200 Мпк (650 миллионов световых лет) от Земли.
  • Галактика нить Hercules-Corona Borealis Great Wall , в настоящее время крупнейшей известной структуры во Вселенной, составляет около 3 ГПХ (9800000000 ют) в поперечнике.
  • Горизонт частиц (граница наблюдаемой Вселенной ) имеет радиус около 14 ГПХ (46 млрд ют). [18]

Единицы объема [ править ]

Для определения количества звезд в Млечном Пути выбираются объемы в кубических килопарсеках [b] (kpc 3 ) в различных направлениях. Подсчитываются все звезды в этих объемах и статистически определяется общее количество звезд. Аналогичным образом определяется количество шаровых скоплений, пылевых облаков и межзвездного газа. Для определения количества галактик в сверхскоплениях выбираются объемы в кубических мегапарсеках [b] (Мпк 3 ). Все галактики в этих объемах классифицированы и подсчитаны. Тогда общее количество галактик можно определить статистически. Огромная пустота Ботеса измеряется кубическими мегапарсеками. [19]

В физической космологии объемы в кубические гигапарсек [b] (Гпк 3 ) выбираются для определения распределения материи в видимой Вселенной и для определения количества галактик и квазаров. Солнце в настоящее время является единственной звездой в своем кубическом парсеке [b] (pc 3 ), но в шаровых скоплениях звездная плотность может быть от100–1000 пк −3 .

Объем наблюдений гравитационно-волновых интерферометров (например, LIGO , Virgo ) выражается в кубических мегапарсеках [b] (Мпк 3 ) и по сути является величиной эффективного расстояния в кубе.

В популярной культуре [ править ]

Парсек, по-видимому, неправильно использовал в качестве меры времени Хан Соло в «Новой надежде» , первом фильме « Звездных войн» , когда он утверждал, что « пробежал Кессель менее чем за 12 парсеков». Это утверждение было повторено в «Пробуждении силы» , но было изменено в « Соло: Звёздные войны. История» , где говорилось, что « Тысячелетний сокол» преодолел меньшее расстояние (в отличие от более быстрого) из-за более опасного маршрута через гиперпространство . [20] Он также неоднозначно используется как пространственная единица в Мандалорце . [21]

В книге «Морщинка времени » «мегапарсек» - это прозвище, которое мистер Мерри назвал своей дочери Мэг. [22]

См. Также [ править ]

  • Аттопарсек
  • Меры расстояния (космология)

Заметки [ править ]

  1. ^ Один триллион здесь короткая шкала , т.е. 10 12 (один миллион миллионов, или миллиард в долгосрочном плане).
  2. ^ а б в г д
    1 шт 3≈ 2,938 × 10 49  м 3
    1 кпк 3≈ 2,938 × 10 58  м 3
    1 Мпк 3≈ 2,938 × 10 67  м 3
    1 Гпк 3≈ 2,938 × 10 76  м 3
    1 ТПК 3≈ 2,938 × 10 85  м 3

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Космические шкалы расстояний - Млечный Путь" . Проверено 24 сентября 2014 года .
  2. ^ Б. Луке; FJ Ballesteros (2019). «К Солнцу и дальше» . Физика природы . 15 : 1302 DOI : 10.1038 / s41567-019-0685-3 .
  3. ^ Бенедикт, Г. Ф .; и другие. «Астрометрическая стабильность и точность датчика точного наведения № 3: параллакс и собственное движение Проксимы Центавра» (PDF) . Труды Калибровочного цеха HST . С. 380–384 . Проверено 11 июля 2007 года .
  4. ^ a b Дайсон, Ф. У. (март 1913 г.). «Распределение звезд в циркумполярном каталоге Кэррингтона в пространстве» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 73 (5): 342. Bibcode : 1913MNRAS..73..334D . DOI : 10.1093 / MNRAS / 73.5.334 . [ параграф 14, стр. 342 ] Принятие единицы расстояния R * как соответствующей параллаксу 1 ″ · 0 [… Сноска:] * Для этой единицы расстояния необходимо название. Г-н Шарлье предложил Siriometer
    , но если можно не обращать внимания на насилие над греческим языком, можно использовать слово Astron . Профессор Тернер предлагает парсек, который можно рассматривать как сокращенную форму «расстояния, соответствующего параллаксу в одну секунду».
  5. ^ Кокс, Артур Н., изд. (2000). Астрофизические величины Аллена (4-е изд.). Нью-Йорк: AIP Press / Springer. Bibcode : 2000asqu.book ..... C . ISBN 978-0387987460.
  6. ^ Бинни, Джеймс; Тремейн, Скотт (2008). Галактическая динамика (2-е изд.). Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. Bibcode : 2008gady.book ..... B . ISBN 978-0-691-13026-2.
  7. ^ Центр исследований архива науки астрофизики высоких энергий (HEASARC). «Вывод формулы параллакса» . Представьте себе Вселенную НАСА! . Астрофизика Science Division (ASD) в НАСА «s Goddard Space Flight Center . Проверено 26 ноября 2011 года .
  8. ^ Бессель, Ф. В. (1838). "Bestimmung der Entfernung des 61sten Sterns des Schwans" [Определение расстояния до 61-й звезды Лебедя]. Astronomische Nachrichten . 16 (5): 65–96. Bibcode : 1838AN ..... 16 ... 65B . DOI : 10.1002 / asna.18390160502 . Архивировано из оригинального 24 июня 2007 года.
  9. ^ Международный астрономический союз, изд. (31 августа 2012 г.), «РЕЗОЛЮЦИЯ B2 о новом определении астрономической единицы длины» (PDF) , РЕЗОЛЮЦИЯ B2 , Пекин: Международный астрономический союз , XXVIII Генеральная ассамблея Международного астрономического союза рекомендует [приняла], чтобы астрономическая переопределить единицу измерения, сделав ее условной единицей длины, точно равной 149 597 870 700  м , в соответствии со значением, принятым в Резолюции B2 IAU 2009 г.
  10. ^ Международный астрономический союз, изд. (13 августа 2015 г.), «РЕЗОЛЮЦИЯ B2 о рекомендуемых нулевых точках для шкал абсолютной и видимой болометрической звездной величины» (PDF) , РЕЗОЛЮЦИЯ B2 , Гонолулу: Международный астрономический союз , XXIX Генеральная ассамблея Международного астрономического союза отмечает [4], что парсек определяется как точно (648 000 / ) а.е. в соответствии с определением AU в Резолюции B2 IAU 2012
  11. ^ Погге, Ричард. «Астрономия 162» . Государственный университет Огайо.
  12. ^ «Измерения параллакса» . jrank.org .
  13. ^ "Миссия космической астрометрии Hipparcos" . Проверено 28 августа 2007 года .
  14. ^ Турон, Кэтрин. «От Гиппарха до Гиппаркоса» .
  15. ^ "ГАЙЯ" . Европейское космическое агентство .
  16. ^ «Галактические структуры: крупномасштабная структура ближайшей Вселенной» . Архивировано из оригинала 5 марта 2007 года . Проверено 22 мая 2007 года .
  17. ^ Mei, S .; Blakeslee, J. P .; Côté, P .; и другие. (2007). "Обзор кластеров ACS в Деве. XIII. Каталог расстояний SBF и трехмерная структура кластера в Деве". Астрофизический журнал . 655 (1): 144–162. arXiv : astro-ph / 0702510 . Bibcode : 2007ApJ ... 655..144M . DOI : 10.1086 / 509598 .
  18. ^ Лайнуивер, Чарльз Х .; Дэвис, Тамара М. (1 марта 2005 г.). «Заблуждения о Большом взрыве» . Scientific American . 292 (3): 36–45. Bibcode : 2005SciAm.292c..36L . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0305-36 . Архивировано из оригинального 10 августа 2011 года . Проверено 4 февраля +2016 .
  19. ^ Киршнер, Р. П .; Oemler, A., Jr .; Schechter, P. L .; Шектман, С. А. (1981). «Пустота в миллион кубических мегапарсеков в Волопасах». Астрофизический журнал . 248 : L57. Bibcode : 1981ApJ ... 248L..57K . DOI : 10.1086 / 183623 . ISSN 0004-637X . 
  20. ^ « « Соло »исправил одну из самых печально известных дыр в сюжете« Звездных войн »» . 30 мая 2018.
  21. ^ Чой, Шарлс. « „ Звездные войны“Получают неверном парсеки Снова в„Мандалорской “ » . Дата обращения 6 мая 2020 .
  22. ^ «В« Морщине во времени », какое прозвище мистер Мерри называет Мэг?» . Дата обращения 6 мая 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Гидри, Майкл. «Астрономические шкалы расстояний» . Астрономия 162: звезды, галактики и космология . Университет Теннесси, Ноксвилл. Архивировано из оригинального 12 декабря 2012 года . Проверено 26 марта 2010 года .
  • Меррифилд, Майкл. "pc Parsec" . Шестьдесят символов . Brady Харан для Ноттингемского университета .