COS'è UN'UNITà ASTRONOMICA?

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Quando si tratta di trattare con il cosmo, a noi esseri umani piace mettere le cose in termini familiari. Quando esaminiamo gli esopianeti, li classifichiamo in base alle loro somiglianze con i pianeti nel nostro sistema solare - cioè terrestri, giganti gassosi, dimensioni della Terra, dimensioni di Giove, dimensioni di Nettuno, ecc. E quando misuriamo le distanze astronomiche, facciamo molto stesso.

Ad esempio, uno dei mezzi più comunemente usati per misurare le distanze attraverso lo spazio è noto come Unità Astronomica (AU). Sulla base della distanza tra la Terra e il Sole, questa unità consente agli astronomi di caratterizzare le grandi distanze tra i pianeti solari e il Sole e tra i pianeti extra-solari e le loro stelle.

Definizione:

Secondo l'attuale convenzione astronomica, una singola unità astronomica equivale a 149.597.870,7 chilometri (o 92.955.807 miglia). Tuttavia, questa è la distanza media tra la Terra e il Sole, poiché tale distanza è soggetta a variazioni durante il periodo orbitale terrestre. In altre parole, la distanza tra la Terra e il Sole varia nel corso di un solo anno.

Nel corso di un anno, la Terra passa da una distanza di 147.095.000 km (91.401.000 mi) dal Sole al perielio (il suo punto più vicino) a 152.100.000 km (94.500.000 mi) all'afelio (il suo punto più lontano) - o da una distanza di 0.983 AUs a 1.016 UA.

Storia dello sviluppo:

Il primo esempio registrato di astronomi che stima la distanza tra la Terra e il Sole risale all'antichità classica. Nel III secolo a.C. opera, Sui formati e le distanze del sole e della luna - che è attribuito al matematico greco Aristarco di Samo - la distanza è stata stimata tra 18 e 20 volte la distanza tra la Terra e la Luna.

Tuttavia, i suoi contemporanei Archimede, nella sua opera del III secolo a.C. Arenario, affermò anche che Aristarco di Samos posizionò la distanza di 10.000 volte il raggio terrestre. A seconda dei valori di entrambe le serie di stime, Aristarco era spento di un fattore da circa 2 (nel caso del raggio terrestre) a 20 (la distanza tra la Terra e la Luna).

Il più antico testo matematico cinese - il trattato di I secolo a.C. noto come Zhoubi Suanjing- contiene anche una stima della distanza tra Terra e Sole. Secondo il trattato anonimo, la distanza potrebbe essere calcolata conducendo misurazioni geometriche della lunghezza delle ombre di mezzogiorno create da oggetti distanziati a distanze specifiche. Tuttavia, i calcoli si basavano sull'idea che la Terra fosse piatta.

Famoso matematico e astronomo del II secolo CE Tolomeo si basava su calcoli trigonometrici per elaborare una stima della distanza equivalente a 1210 volte il raggio della Terra. Usando le registrazioni delle eclissi lunari, ha stimato il diametro apparente della Luna, così come il diametro apparente del cono d'ombra della Terra attraversato dalla Luna durante un'eclissi lunare.

Usando la parallasse della Luna, calcolò anche le dimensioni apparenti del Sole e della Luna e concluse che il diametro del Sole era uguale al diametro della Luna quando quest'ultimo era alla sua massima distanza dalla Terra. Da questo, Tolomeo arrivò ad un rapporto tra la distanza solare e lunare di circa 19 a 1, la stessa figura derivata da Aristarco.

Per i prossimi mille anni, le stime di Tolomeo sulla distanza Terra-Sole (proprio come la maggior parte dei suoi insegnamenti astronomici) rimarrebbero canoni tra gli astronomi medievali europei e islamici. Fu solo nel 17 ° secolo che gli astronomi iniziarono a riconsiderare e rivedere i suoi calcoli.

Ciò è stato reso possibile grazie all'invenzione del telescopio, nonché alle Tre leggi del movimento planetario di Keplero, che hanno aiutato gli astronomi a calcolare le distanze relative tra i pianeti e il Sole con maggiore precisione. Misurando la distanza tra la Terra e gli altri pianeti solari, gli astronomi sono stati in grado di condurre misurazioni di parallasse per ottenere valori più precisi.

Nel diciannovesimo secolo, le determinazioni circa la velocità della luce e la costante dell'aberrazione della luce hanno portato alla prima misurazione diretta della distanza Terra-Sole in chilometri. Nel 1903, il termine "unità astronomica" venne usato per la prima volta. E nel corso del XX secolo, le misurazioni sono diventate sempre più precise e sofisticate, in parte grazie a precise osservazioni sugli effetti della teoria della relatività di Einstein.

Uso moderno:

Negli anni '60, lo sviluppo di misure radar dirette, telemetria e l'esplorazione del sistema solare con sonde spaziali portarono a misurazioni precise delle posizioni dei pianeti interni e di altri oggetti. Nel 1976, l'Unione Astronomica Internazionale (IAU) ha adottato una nuova definizione durante la sua 16a Assemblea Generale. Come parte del loro Sistema di Costanti Astronomiche, la nuova definizione affermava:

“L'unità astronomica di lunghezza è quella lunghezza (A) per la quale la costante gravitazionale gaussiana (k) assume il valore 0,01720209895 quando le unità di misura sono le unità astronomiche di lunghezza, massa e tempo. Le dimensioni di k² sono quelle della costante di gravitazione (G), cioè L³M^-1T^–². Il termine "distanza unitaria" viene utilizzato anche per la lunghezza A. "

In risposta allo sviluppo di misurazioni iperprecise, il Comitato internazionale per pesi e misure (CIPM) ha deciso di modificare il Sistema internazionale di unità (SI) nel 1983. Coerentemente con questo, hanno ridefinito il contatore da misurare in termini di la velocità della luce nel vuoto.

Tuttavia, entro il 2012, la IAU ha stabilito che l'equalizzazione della relatività ha reso troppo complessa la misurazione delle UA e ha ridefinito l'unità astronomica in termini di metri. In conformità a ciò, una singola UA è pari esattamente a 149597870,7 km (92,955807 milioni di miglia), 499 secondi-luce, 4.8481368 × 10^-6 di un parsec, o 15.812507 × 10^-6 di un anno luce.

Oggi, l'UA viene utilizzata comunemente per misurare le distanze e creare modelli numerici per il Sistema solare. Viene anche usato quando si misurano sistemi extra-solari, calcolando l'estensione delle nuvole protoplanetarie o la distanza tra i pianeti extra-solari e la loro stella madre. Quando si misurano le distanze interstellari, gli AU sono troppo piccoli per offrire misurazioni convenienti. Come tale, altre unità - come il parsec e l'anno luce - sono invocate.

L'universo è un posto enorme e misurando anche il nostro piccolo angolo produce risultati sbalorditivi. Ma come sempre, preferiamo esprimerli in modi che siano familiari e familiari.

Abbiamo scritto molti articoli interessanti sulle distanze nel Sistema Solare qui su Space Magazine. Ecco quanto distano i pianeti dal sole? Quanto dista il mercurio dal sole? Quanto dista Venere dal sole? Quanto dista la terra dal sole? Quanto dista Marte dal sole? Quanto dista Giove dal sole? Quanto dista Saturno dal sole? Quanto dista Urano dal sole? Quanto dista Nettuno dal sole? Quanto dista Plutone dal sole?

Se desideri maggiori informazioni sull'orbita terrestre, consulta la pagina di esplorazione del sistema solare della NASA.

Abbiamo anche registrato un episodio di Astronomy Cast dedicato alla misurazione delle distanze in astronomia. Ascolta qui, episodio 10: misurare la distanza nell'universo.

fonti: