زمین در مداری کمی بیضی شکل به دور خورشید حرکت می کند که به آن بیضی می گویند. بنابراین، فاصله سیاره از خورشید در طول سال تغییر می کند.
با این حال، فاصله متوسط از زمین تا خورشید حدود 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر) است. دانشمندان این فاصله را واحد نجومی دیگری (AU) می نامند.
کیهان مکان بزرگی است و گاهی محققان از واحدهای نجومی برای گزارش فاصله اجرام سماوی از یکدیگر استفاده می کنند. مثلا، سیاره مشتری حدود 5 واحد نجومی از خورشید می چرخد.
متصل: بزرگی زمین چقدر است؟
متصل: سرعت زمین به دور خورشید چقدر است؟
فاصله زمین از خورشید تغییر می کند
در اوایل ژانویه، زمین به نزدیکترین موقعیت خود به ستاره می رسد. ستاره شناسان این نقطه را حضیض می نامند و در آن زمان زمین حدود 91.4 میلیون مایل (147.1 میلیون کیلومتر) از خورشید فاصله داشت. به گفته ناسا.
به خاطر داشته باشید که فاصله زمین از خورشید تعیین کننده فصل هایی نیست که ما تجربه می کنیم. فصول با شیب محور سیاره تعیین می شود. به همین دلیل است که فصل در نیمکره جنوبی همیشه در تقابل با فصل در نیمکره شمالی است.
نیم سال پس از حضیض، زمین به دورترین فاصله خود از ستاره می رسد که به آن آفلیون می گویند. در این زمان، این سیاره تقریباً 94.5 میلیون مایل (152.1 میلیون کیلومتر) از خورشید فاصله دارد. Aphelion در اوایل جولای ظاهر می شود.
حضیض و آفلیون به طور متوسط حدود 93 میلیون مایل (150 میلیون کیلومتر) هستند.
یک واحد نجومی جدید و دقیق تر
که در اتحادیه بین المللی نجوم (IAU) یک سازمان بین المللی غیرانتفاعی است که وظیفه دارد، در میان بسیاری از چیزها، ثابت های نجومی را تعریف کند. که در آگوست 2012اعضای IAU به تایید اندازه گیری دقیق تر 1 AU رأی دادند.
اکنون بیشتر یک واحد نجومی است تعریف شده است به عنوان "یک واحد متعارف طول برابر با 149،597،870،700 متر." این یعنی تقریباً 92955807 مایل (149597871 کیلومتر).
چرا این تصمیم ضروری بود؟ معادله ای که قبلاً مقدار AU را تعیین می کرد به اطلاعات از جمله جرم خورشید بستگی دارد. اما این مقدار در حال تغییر است زیرا ستاره مدام در حال تبدیل جرم خود به انرژی است گزارشی از طبیعت برای سال 2012.
نظریه نسبیت عام انیشتین نیز آچاری را در برآورد AU پرتاب می کند زیرا استدلال می کند که فضا-زمان نسبت به مکان ناظر در منظومه شمسی است. این عارضه کار دانشمندان سیاره‌شناسی را بر روی مدل‌های منظومه شمسی دشوار می‌کند.
مقدار اخیر پذیرفته شده IAU با استفاده از سرعت نور در خلاء فضا اندازه گیری می شود که ثابت است.
محاسبه اصلی
اولین فرد مشهوری که فاصله تا خورشید را اندازه گرفت، ستاره شناس یونانی بود آریستارخوس ساموسی، که از حدود 310 قبل از میلاد تا 230 قبل از میلاد می زیسته است.او از مراحل استفاده کرد ماه برای اندازه گیری اندازه و فاصله خورشید و ماه.
او فرض می‌کند که وقتی هلال ماه در آسمان زمین ظاهر می‌شود، مرکز سیاره ما و مرکز ماه خطی در فضا ایجاد می‌کنند که زاویه 90 درجه را با خط دیگری تشکیل می‌دهد که می‌توان از مرکز آن در فضا ترسیم کرد. ماه تا مرکز خورشید. با استفاده از مثلثات، آریستارخوس می تواند هیپوتنوس a را تعیین کند مثلثی بر اساس این دو خط خیالی. مقدار هیپوتنوس فاصله بین خورشید و زمین را فراهم می کند.
اگرچه آریستارخوس نادرست بود، اما درک ساده ای از ابعاد و فواصل این سه جسم ارائه داد، که او را به این نتیجه رساند که زمین حدود 1700 سال قبل به دور خورشید می چرخید. نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید مرکزی خود را از منظومه شمسی پیشنهاد کرد.
در سال 1653 ستاره شناس کریستین هویگنس فاصله زمین تا خورشید را محاسبه می کند. مانند آریستارخوس، هاز فازهای زهره استفاده کرد برای پیدا کردن زوایای مثلث زهره-زمین-خورشید. اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر او از دقیقاً AU به لطف وجود تلسکوپ امکان‌پذیر شد.
هویگنس با حدس زدن (به درستی، تصادفی) اندازه زهره توانست فاصله زهره تا زمین را تعیین کند. او با دانستن این فاصله، به علاوه زوایای ساخته شده توسط مثلث، توانست فاصله زمین تا خورشید را اندازه گیری کند. با این حال، از آنجایی که روش هویگنز تا حدی حدس و گمان بود و کاملاً از نظر علمی اثبات نشده بود، معمولاً اعتبار را دریافت نمی کرد.
در سال 1672م جیووانی کاسینی برای یافتن از روشی استفاده می کند که شامل اختلاف منظر یا زاویه ای است فاصله تا مریخ و در عین حال فاصله تا خورشید را محاسبه کنید. او همکار خود ژان ریچر را به کاین، گویان فرانسه (واقع در شمال غربی امروزی) فرستاد مرکز فضایی گویان نزدیک کورو) در حالی که در پاریس ماند. در همان زمان، هر دو موقعیت مریخ را نسبت به ستاره‌های پس‌زمینه اندازه‌گیری کردند و این اندازه‌گیری‌ها را با فاصله شناخته شده بین پاریس و گویان فرانسه مثلث کردند. هنگامی که آنها فاصله تا مریخ را دارند، می توانند فاصله زمین تا خورشید را نیز محاسبه کنند. از آنجایی که روش‌های او علمی‌تر بود، کاسینی معمولاً اعتبار می‌گیرد.
این تکنیک ها همچنین دلیلی هستند که ستاره شناسان همچنان از فاصله زمین تا خورشید به عنوان مقیاسی برای تفسیر منظومه شمسی استفاده می کنند.
نیکول کاپیتان ستاره شناس از دانشگاه پاریس گفت: «بیان فواصل در یک واحد نجومی به اخترشناسان این امکان را می دهد که بر دشواری اندازه گیری فواصل در یک واحد فیزیکی غلبه کنند. به Space.com گفت. این عمل برای سال‌های متمادی مفید بوده است، زیرا ستاره‌شناسان قادر به اندازه‌گیری فاصله در منظومه شمسی به آن دقتی که می‌توانستند زوایا را اندازه‌گیری کنند، نبوده‌اند.
در سراسر منظومه شمسی
خورشید در قلب منظومه شمسی قرار دارد. همه اجرام منظومه شمسی - سیارات، سیارک ها، دنباله دارها و غیره. - دور آن در فواصل مختلف بچرخید.
عطارد، نزدیکترین سیاره به خورشید، در مدار بیضی شکل خود به 29 میلیون مایل (47 میلیون کیلومتر) نزدیک می شود، در حالی که تصور می شود اجرام در ابر اورت، پوسته یخی منظومه شمسی، در 9.3 تریلیون مایل (15 تریلیون) قرار دارند. کیلومتر).
همه چیز دیگر بین آنها قرار می گیرد. برای مثال مشتری 5.2 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد. نپتون 30.07 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد.
طبق گفته ناسا، فاصله تا نزدیکترین ستاره پروکسیما قنطورس حدود 268770 واحد نجومی است. با این حال، برای اندازه‌گیری فواصل طولانی‌تر، ستاره‌شناسان از سال‌های نوری یا مسافتی که نور در یک سال زمینی طی می‌کند استفاده می‌کنند که برابر با 63239 AU است. بنابراین پروکسیما قنطورس حدود 4.25 سال نوری از ما فاصله دارد.
منابع اضافی و خواندن
ویدئویی را تماشا کنید که روش آریستارخوس را برای محاسبه فاصله زمین تا خورشید توضیح می دهد. برگه اطلاعات خورشید ناسا آمار اولیه ستاره ما را ارائه می دهد و صفحه اکتشاف منظومه شمسی جزئیاتی در مورد علم خورشیدی و مأموریت های مطالعه خورشیدی ارائه می دهد. شما همچنین می توانید فواصل کیهانی را در داخل و خارج منظومه شمسی با ناسا کاوش کنید.
کتابشناسی - فهرست کتب
- برومفیل، جی. "واحد نجومی ثابت است." طبیعت (2012). https://www.nature.com/articles/nature.2012.11416
- اتحادیه بین المللی نجوم، "اندازه گیری جهان"، موجود در 21 ژانویه 2022 https://www.iau.org/public/themes/measuring/
- کیش، جی. منبع جغرافیا، در دسترس از طریق Google Books. انتشارات دانشگاه هاروارد، 1978.
- لوک، بی. و بالستروس، اف. "به سوی خورشید و فراتر از آن." فیزیک طبیعت (2019). https://www.nature.com/articles/s41567-019-0685-3
- ناسا، "چه چیزی باعث فصل ها می شود؟" 22 ژوئیه 2021 https://spaceplace.nasa.gov/seasons/en/