Парсек

Чтобы узнать о других значениях, см. Парсек (значения) .

Парсек
Парсек — это расстояние от Солнца до астрономического объекта которого составляет , угол параллакса одну угловую секунду (не в масштабе).
Общая информация
Система единиц	астрономические единицы
Единица	длина / расстояние
Символ	ПК
Конверсии
1 шт в...	... равно...
метрические ( СИ ) единицы	3.0857 × 10 16  м ~31 петаметр
имперские    США единицы	1.9174 × 10 13  мне
астрономические единицы	2.062 65 × 10 5  В    3,261 56   св. лет

Парсек используемая (символ: пк ) — единица длины, для измерения больших расстояний до астрономических объектов за пределами Солнечной системы , примерно равная 3,26 световых лет или 206 265 астрономических единиц (АЕ), то есть 30,9 триллиона километров (19,2 триллиона миль ). . Единица парсек получается с использованием параллакса и тригонометрии и определяется как расстояние, на котором 1 а.е. стягивает угол в одну угловую секунду. ( ⁠ 1/3600 ​ ​ ⁠ градуса ) . Ближайшая звезда, Проксима Центавра , находится на расстоянии около 1,3 парсека (4,2 светового года) от Солнца : с этого расстояния расстояние между Землей и Солнцем составляет чуть меньше ⁠ 1/3600 ⁠ одного градуса . обзора Большинство звезд, видимых невооруженным глазом, находятся в пределах нескольких сотен парсеков от Солнца, самые далекие - на расстоянии нескольких тысяч парсеков, а Галактика Андромеды - на расстоянии более 700 000 парсеков.

Слово парсек представляет собой сочетание слова «параллакс в одну секунду» и было придумано британским астрономом Гербертом Холлом Тернером в 1913 году. упростить астрономическим расчетам астрономических расстояний только на основе необработанных данных наблюдений. Частично по этой причине эту единицу предпочитают в астрономии и астрофизике , хотя световой год по-прежнему занимает видное место в научно-популярных текстах и ​​в обычном использовании. Хотя парсеки используются для более коротких расстояний в пределах Млечного Пути , для более крупных масштабов Вселенной требуется несколько парсеков, в том числе килопарсеков (кпк) для более удаленных объектов внутри и вокруг Млечного Пути, мегапарсеков (Мпк) для галактик среднего расстояния и гигапарсеков (Гпк) 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 абсолютных и кажущихся болометрических величин , упоминалось существующее четкое определение парсека как именно ⁠ 648 000 / π ⁠ а.е., или примерно 3,085 677 581 491 3673 × 10 ¹⁶ метры (на основе определения астрономической единицы, принятого МАС 2012 г.). Это соответствует малоугловому определению парсека, встречающемуся во многих астрономических справочниках.

История и происхождение

См. Также: Звездный параллакс.

Представьте себе вытянутый прямоугольный треугольник в космосе, где более короткая сторона имеет размер одной а.е. ( астрономическая единица , среднее расстояние от Земли до Солнца ), а стянутый угол вершины, противоположной этой стороне, измеряет одну угловую секунду ( 1/3600 градуса ) , парсек определяется как длина прилежащего катета. Значение парсека можно получить с помощью правил тригонометрии . Расстояние от Земли, на котором радиус ее солнечной орбиты составляет одну угловую секунду.

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 на одной стороне Солнца, а второе — примерно через полгода, когда Земля окажется на противоположной стороне Солнца. Расстояние между двумя положениями Земли на момент проведения двух измерений в два раза превышает расстояние между Землей и Солнцем. Разница углов между двумя измерениями равна удвоенному углу параллакса, который образован линиями, идущими от Солнца и Земли к звезде в удаленной вершине . Тогда расстояние до звезды можно было бы рассчитать с помощью тригонометрии. Первые успешные опубликованные прямые измерения объекта на межзвездных расстояниях были предприняты немецким астрономом Фридрихом Вильгельмом Бесселем в 1838 году, который использовал этот подход для расчета расстояния 61 Лебедя в 3,5 парсека .

Звездное параллаксное движение от годового параллакса

Параллакс звезды определяется как половина углового расстояния , на которое звезда движется относительно небесной сферы, когда Земля вращается вокруг Солнца. Эквивалентно, это сдвинутый угол с точки зрения этой звезды на большую полуось орбиты Земли. Если заменить угол в одну угловую секунду в воображаемом прямоугольном треугольнике на параллакс звезды, то длинная сторона треугольника будет измерять расстояние от Солнца до звезды. Парсек можно определить как длину стороны прямоугольного треугольника, примыкающей к вершине, занятой звездой, угол параллакса которой составляет одну угловую секунду.

Использование парсека в качестве единицы расстояния естественным образом следует из метода Бесселя, поскольку расстояние в парсеках можно вычислить просто как обратную величину угла параллакса в угловых секундах (т. е.: если угол параллакса равен 1 угловой секунде, объект имеет размер 1 пк). от Солнца, если угол параллакса составляет 0,5 угловых секунды, объект находится на расстоянии 2 пк и т. д.); В этом соотношении не никакие тригонометрические функции требуются приближенное решение тонкого треугольника , поскольку очень малые углы означают, что можно применить .

возможно, использовался и раньше, Хотя термин парсек, впервые он был упомянут в астрономической публикации в 1913 году. Королевский астроном Фрэнк Уотсон Дайсон выразил обеспокоенность по поводу необходимости названия этой единицы расстояния. Он предложил название «астрон» , но упомянул, что Карл Шарлье предложил сириометр , а Герберт Холл Тернер предложил парсек . Предложение Тернера прижилось.

Вычисление значения парсека

Согласно определению 2015 года, длина дуги 1 а.е. образует угол в 1 дюйм в центре круга радиусом 1 пк . То есть 1 шт = 1 а.е./tan( 1″ ) ≈ 206 264,8 а.е. по определению. Преобразование единиц градус/минута/секунда в радианы ,

${\frac {1{\text{ pc}}}{1{\text{ au}}}}={\frac {180\times 60\times 60}{\pi }}$, и

$1{\text{ au}}=149\,597\,870\,700{\text{ m}}$ (точно по определению au 2012 г.)

Поэтому, $$\pi ~\mathrm {pc} =180\times 60\times 60~\mathrm {au} =180\times 60\times 60\times 149\,597\,870\,700~\mathrm {m} =96\,939\,420\,213\,600\,000~\mathrm {m}$$ (точно по определению 2015 г.)

Поэтому,

$$1~\mathrm {pc} ={\frac {96\,939\,420\,213\,600\,000}{\pi }}~\mathrm {m} =30\,856\,775\,814\,913\,673~\mathrm {m}$$ (с точностью до метра ).

Примерно,

На диаграмме выше (не в масштабе) S представляет Солнце, а E — Землю в одной точке ее орбиты (например, образует прямой угол с S). ). Таким образом, расстояние ES составляет одну астрономическую единицу (а.е.). Угол SDE равен одной угловой секунде ( ⁠ 1/3600 Солнца ) , ⁠ градуса . поэтому по определению D — это точка в пространстве, находящаяся на расстоянии одного парсека от С помощью тригонометрии расстояние SD рассчитывается следующим образом:

$${\begin{aligned}\mathrm {SD} &={\frac {\mathrm {ES} }{\tan 1''}}\\&={\frac {\mathrm {ES} }{\tan \left({\frac {1}{60\times 60}}\times {\frac {\pi }{180}}\right)}}\\&\approx {\frac {1\,\mathrm {au} }{{\frac {1}{60\times 60}}\times {\frac {\pi }{180}}}}={\frac {648\,000}{\pi }}\,\mathrm {au} \approx 206\,264.81~\mathrm {au} .\end{aligned}}$$

Поскольку астрономическая единица определена как 149 597 870 700   м , можно вычислить следующее:

Следовательно, 1 парсек	≈ 206 264 .806 247 096 астрономических единиц
	≈ 3.085 677 581 × 10 16 метры
	≈ 30,856 775 815 триллионов километров
	≈ 19,173 511 577 триллионов миль

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

Тогда 1 шт ≈ 3,261 563 777 св. лет

Следствие гласит, что парсек - это также расстояние, с которого необходимо рассматривать диск диаметром в одну а.е., чтобы он имел угловой диаметр в одну угловую секунду (путем размещения наблюдателя в точке D и диска, охватывающего ES ).

Математически для расчета расстояния с учетом угловых измерений, полученных от инструментов в угловых секундах, формула будет иметь вид:

$${\text{Distance}}_{\text{star}}={\frac {{\text{Distance}}_{\text{earth-sun}}}{\tan {\frac {\theta }{3600}}}}$$

где θ — измеренный угол в угловых секундах. Расстояние _{Земля-Солнце} — константа ( 1 а.е. или 1,5813 × 10) . ⁻⁵ ли). Рассчитанное расстояние до звезды будет в той же единице измерения, что и расстояние _{Земля-Солнце} (например, если Расстояние _{Земля-Солнце} = 1 а.е. , единица измерения Расстояние до _звезды будет в астрономических единицах; если Расстояние _{Земля-Солнце} = 1,5813 × 10) . ⁻⁵ ly, единица измерения расстояния _{до звезды} — световые годы).

Длина парсека, используемая в IAU 2015 г. Резолюции B2 (точно ⁠ 648 000 / π ⁠ астрономических единиц) в точности соответствует полученному с помощью малоуглового расчета. Это отличается от классического определения обратного тангенса примерно на 200 км , т. е. только после 11-й значащей цифры . Поскольку астрономическая единица была определена МАС (2012) как точная длина в метрах, теперь парсек соответствует точной длине в метрах. С точностью до метра малоугловый парсек соответствует 30 856 775 814 913 673 м .

Использование и измерение

Метод параллакса является фундаментальным этапом калибровки для определения расстояния в астрофизике ; однако точность измерений угла параллакса наземным телескопом ограничена примерно 0,01 дюйма , и, следовательно, до звезд, удаленных не более чем на 100 пк . Это связано с тем, что атмосфера Земли ограничивает резкость изображения звезды. Космические телескопы не ограничены этим эффектом и могут точно измерять расстояния до объектов, выходящие за пределы наземных наблюдений. В период с 1989 по 1993 год спутник Hipparcos , запущенный Европейским космическим агентством (ЕКА), измерил параллаксы около 100 000 звезд с астрометрической точностью около 0,97 мс и получил точные измерения звездных расстояний до звезд на расстоянии до 1000 пк .

ЕКА Гайя Спутник , запущенный 19 декабря 2013 года, предназначен для измерения одного миллиарда звездных расстояний с точностью до 20 микросекунд ошибки 10% в измерениях вплоть до Галактического центра , находящегося на расстоянии около 8000 пк в созвездии Стрельца дуги, что дает .

Расстояния в парсеках

Расстояния меньше парсека

Расстояния, выраженные в долях парсека, обычно охватывают объекты внутри одной звездной системы. Так, например:

• Одна астрономическая единица (а.е.), расстояние от Солнца до Земли, составляет чуть менее 5 × 10. ⁻⁶ ПК .
• Самый далекий космический зонд « Вояджер-1» по состоянию на февраль 2024 года находился на расстоянии 0,000 7897 пк от Земли. . «Вояджеру-1» потребовалось 46 лет, чтобы преодолеть это расстояние.
• Облако Оорта оценивается примерно в 0,6 пк в диаметре.

По наблюдениям космического телескопа «Хаббл» , астрофизическая струя , вырывающаяся из активного галактического ядра M87 , имеет длину 20 дюймов и, как полагают, имеет длину 1,5 килопарсека (4892 световых лет ) (струя несколько укорочена с точки зрения Земли).

Парсек и килопарсек

Расстояния, выраженные в парсеках (пк), включают расстояния между соседними звездами, например, в одном спиральном рукаве или шаровом скоплении . Расстояние в 1000 парсеков (3262 св. лет) обозначается килопарсеком (кпк). Астрономы обычно используют килопарсеки для выражения расстояний между частями галактики или внутри групп галактик . Так, например:

• Проксима Центавра , ближайшая известная звезда к Земле, кроме Солнца, находится на расстоянии около 1,3 парсека (4,24 световых лет) по прямым измерениям параллакса.
• Расстояние до рассеянного скопления Плеяды составляет 130 ± 10 пк ( 420 ± 30 св. лет ) от нас согласно измерению параллакса Hipparcos .
• Центр находится на расстоянии Млечного Пути более 8 килопарсеков (26 000 световых лет) от Земли, а диаметр Млечного Пути составляет примерно 34 килопарсека (110 000 световых лет).
• ESO 383-76 , одна из крупнейших известных галактик , имеет диаметр 540,9 кпк (1,8 миллиона световых лет).
• Галактика Андромеды ( M31 ) находится на расстоянии около 780 кпк (2,5 миллиона световых лет) от Земли.

Мегапарсек и гигапарсек

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 указываются в единицах Мпк/ ч (например, «50/ ч Мпк», также пишется « 50 Мпкч ». ⁻¹ ") .h - константа (" безразмерная постоянная Хаббла ") в диапазоне 0,5< h <0,75, отражающая неопределенность значения постоянной Хаббла H для скорости расширения Вселенной: h = ⁠ H / 100 (км/с)/Мпк ⁠ . Постоянная Хаббла становится актуальной при преобразовании наблюдаемого красного смещения z в расстояние d по формуле d ≈ ⁠ c / ЧАС ⁠ × z .

Один гигапарсек (Гпк) равен одному миллиарду парсеков — одной из крупнейших обычно используемых единиц длины . Один гигапарсек равен примерно 3,26 миллиарда лет, или примерно ⁠ 1/14 микроволновым фоновым ⁠ ( расстояния до горизонта наблюдаемой Вселенной определяется космическим излучением ). Астрономы обычно используют гигапарсеки для выражения размеров крупномасштабных структур, таких как размер Великой стены CfA2 и расстояние до нее ; расстояния между скоплениями галактик; и расстояние до квазаров .

Например:

• Галактика Андромеды находится на расстоянии около 0,78 Мпк (2,5 миллиона световых лет) от Земли.
• Ближайшее крупное скопление галактик , скопление Девы , находится на расстоянии около 16,5 Мпк (54 миллиона световых лет) от Земли.
• Галактика RXJ1242-11 , имеющая ядро ​​сверхмассивной черной дыры , похожее на ядро ​​Млечного Пути , находится на расстоянии около 200 Мпк (650 миллионов световых лет) от Земли.
• Галактическая нить Великая стена Геркулеса-Северной Короны , на данный момент самая крупная известная структура во Вселенной, имеет диаметр около 3 Гпк (9,8 миллиардов световых лет).
• Горизонт частиц (граница наблюдаемой Вселенной ) имеет радиус около 14 Гпк (46 миллиардов световых лет).

Единицы объема

Для определения количества звезд в Млечном Пути объемы в кубических килопарсеках (кпк ³ ) выбираются в различных направлениях. Все звезды в этих объемах подсчитываются и общее количество звезд определяется статистически. Аналогичным образом определяется количество шаровых скоплений, пылевых облаков и межзвездного газа. Определить количество галактик в сверхскоплениях , объёмы в кубических мегапарсеках. (Мпк ³ ) выбраны. Все галактики в этих томах классифицированы и подсчитаны. Затем общее количество галактик можно определить статистически. Огромная пустота Волопаса измеряется в кубических мегапарсеках.

В физической космологии объёмы кубических гигапарсеков (Гпк ³ ) выбраны для определения распределения материи в видимой Вселенной и для определения количества галактик и квазаров. Солнце в настоящее время является единственной звездой кубического парсека. (ПК ³ ), но в шаровых скоплениях звездная плотность может составлять от 100–1000 пк. ⁻³ .

Наблюдательный объем гравитационно-волновых интерферометров (например, LIGO , Virgo ) выражается в кубических мегапарсеках. (Мпк ³ ) и по сути является значением куба эффективного расстояния.

В популярной культуре

По-видимому, парсек неправильно использовался в качестве меры времени Ханом Соло в первом фильме «Звездные войны» , когда он заявил, что его корабль « Тысячелетний сокол » «преодолел путь Кесселя менее чем за 12 парсеков». Утверждение было повторено в «Пробуждении силы» , но это было разъяснено в «Соло: История звездных войн» , где утверждалось, что « Тысячелетний сокол» преодолел меньшее расстояние (в отличие от более быстрого времени) из-за более опасного маршрута через Кессель-Ран, что позволило своей скоростью и маневренностью.

В книге «Трещина во времени » «Мегапарсек» — это прозвище, которое мистер Марри дал своей дочери Мэг.

См. также

• Аттопарсек
• Измерение расстояния

Внешние ссылки

• Гидри, Майкл. «Астрономические шкалы расстояний» . Астрономия 162: Звезды, галактики и космология . Университет Теннесси, Ноксвилл. Архивировано из оригинала 12 декабря 2012 года . Проверено 26 марта 2010 г.
• Меррифилд, Майкл. «ПК Парсек» . Шестьдесят символов . Брэди Харан из Ноттингемского университета .