Unitatea astronomică
Unitate din afara sistemului, admisă în folosință · mărime: lungime
Două mii de ani astronomii au știut forma Sistemului Solar și nu i-au știut mărimea. Kepler a scos a treia lege în 1619: pătratele perioadelor stau ca și cuburile semiaxelor mari. Din observații urma îndată că Jupiter e de 5,2 ori mai departe de Soare decât Pământul. De câte ori — se știa. Cât face asta în leghe — nu. Harta fusese trasă fără scară de măsură.
Scara de măsură a ajuns să fie depărtarea de la Pământ la Soare. Drept în față nu se poate măsura: de Soare nu te apropii, iar unghiul dintre cele două margini ale lui nu ajunge. De aceea trei veacuri nu s-a măsurat Soarele, ci vecinii: Marte, apoi Venus, apoi ecoul unui impuls de radio. De fiecare dată ieșea aceeași mărime, mai exactă cu un ordin.
În 2012 măsurătorile s-au sfârșit. Uniunea Astronomică Internațională a declarat unitatea astronomică număr exact de metri și a închis chestiunea: 149 597 870 700, fără nesiguranță. Pricina nu era în exactitate, ci în aceea că vechea așezare pornise să alunece de la sine.
01 · Definiție
Unitatea astronomică este de 149 597 870 700 de metri fix. Aceasta e aproape de depărtarea mijlocie de la Pământ la Soare, dar așezarea nu mai trimite nici la Pământ, nici la Soare. Unitatea este acum pur și simplu un număr.
Înainte de 2012 așezarea era alta, și cu mult mai vicleană. Unitatea astronomică se punea prin constanta gravitațională a lui Gauss: este acea depărtare la care un corp de încercare cu masă neînsemnată ocolește Soarele în 365,2568983 de zile. Mărimea nu se măsura cu rigla, se scotea din mișcarea planetelor.
Așezarea aceea avea două cusururi. Cel dintâi: atârnă de masa Soarelui, iar Soarele pierde masă — vreo 10¹⁷ kilograme pe an se duc ca lumină și vânt solar. Unitatea astronomică creștea prin asta încet, cu câțiva centimetri pe veac. Al doilea: este o așezare newtoniană, iar în tratarea relativistă unitatea ieșea altfel în sisteme de referință diferite.
Rezoluția B2 a scos amândouă neajunsurile dintr-o mișcare: a stabilit un număr. Au nu mai este o mărime măsurată, ci un factor de trecere între metru și o scară lesnicioasă astronomilor. Constanta gravitațională a Soarelui se publică de atunci deosebit, ca mărime măsurată.
O scară logaritmică de la Mercur până la marginea brâului Kuiper. Cursorul pune un semn la orice depărtare, iar fișa socotește cât merge lumina, ce flux de la Soare ajunge acolo și ce temperatură ar avea un corp fără atmosferă.
Într-o jumătate de an Pământul se mută cu două unități astronomice, iar o stea apropiată desenează pe fondul celor depărtate o elipsă mărunțică. Depărtarea de unde raza orbitei Pământului se vede sub o secundă de arc au numit-o parsec — sunt 206 265 au. La steaua cea mai apropiată unghiul e doar de 0,77 secunde, și nicio stea nu are o paralaxă de o secundă întreagă.
02 · Conversie
Scrieți o depărtare și fișa o va purta prin scări
Prefixele nu se folosesc la unitatea astronomică: kilounitatea astronomică nu există. Înăuntrul Sistemului Solar se socotește în au și kilometri, dincolo de el se trece la parseci, iar navelor dintre planete depărtarea li se dă în secunde de mers al semnalului — așa e mai lesnicios oamenilor de pe pământ.
A treia familie din tablă privește semnalul. O poruncă prin radio ajunge la navă în aceeași vreme ca lumina, iar răspunsul se întoarce de două ori mai încet. De aici regula: cu cât sonda e mai departe, cu atât mai puțin e purtată de mână.
În 1961 unitatea astronomică a fost măsurată întâia oară cu radarul: un impuls a mers spre Venus, iar ecoul a venit după câteva minute. Depărtarea a ieșit de-a dreptul din vremea de mers a semnalului, fără nicio geometrie și fără presupuneri despre mase. Exactitatea a urcat dintr-odată cu trei ordine, și cu ea toată scara sistemului.
| Notă | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Ordine de mărime
de la raza Pământului la mijlocul Galaxiei04 · Instrumente de măsură
Cu ce s-a măsurat scara sistemului
În 1672 Cassini la Paris și Richer la Cayenne au măsurat în aceeași clipă locul lui Marte pe fondul stelelor. Deosebirea unghiurilor, la o bază de 7000 de kilometri, a dat cea dintâi depărtare cinstită până la Soare: vreo 140 de milioane de kilometri, doar cu 7 % mai puțin.
Halley a dat peste șiretlic în 1716: când Venus trece peste discul Soarelui, privitorii de la latitudini deosebite o văd mergând pe coarde deosebite. Deosebirea în durata trecerii dă paralaxa. Trecerile din 1761 și 1769 au pus în mișcare zeci de expediții peste lumea întreagă — Lomonosov privea de la Petersburg și a băgat de seamă în treacăt atmosfera lui Venus.
Impulsul pleacă spre Venus și se întoarce după cinci minute și ceva. Depărtarea urmează de-a dreptul din vreme și din viteza luminii: nicio geometrie, nicio presupunere despre mase. Cele dintâi ședințe din 1961 au dat unitatea îndată cu exactitate de câteva sute de kilometri.
Exactitatea de azi vine de la navele dintre planete. O antenă de pe pământ prinde mutarea frecvenței semnalului și de acolo știe viteza sondei până la fracțiuni de milimetru pe secundă. Din mii de asemenea măsurători se clădesc efemeridele, și din același izvor vine constanta gravitațională a Soarelui.
05 · Reguli de scriere
au cu litere mici, fără puncte și fără prefixe
Din 2012 semnul de normă este au cu litere mici, fără puncte. Cele vechi, AU, a.u. și ua, nu se folosesc în texte noi, deși se întâlnesc în lucrări vechi. Prefixele SI nu se aplică unității: o depărtare de mii de au se scrie întreagă.
Încă o subțirime este vorba «depărtarea mijlocie până la Soare». Așa nu se cade să se spună: semiaxa mare a orbitei Pământului este de 1,00000102 au, iar o deosebire de o sută cincizeci de kilometri cântărește în socoteli exacte. Unitatea astronomică e aproape de acea depărtare, dar după așezare nu-i este egală.
06 · Unități vecine
Trei unități de depărtare stau în astronomie ca o scară: au pentru Sistemul Solar, parsecul pentru stele, anul-lumină pentru textele de popularizare. În lucrările științifice anul-lumină aproape lipsește — acolo sunt peste tot parseci.
1,496·10¹¹ m
63 241 au
206 265 au
Parsecul e lesnicios tocmai prin aceasta: depărtarea iese împărțind unitatea la unghiul măsurat. Astronomul nu preface nimic — citește de-a dreptul rodul observației. Proxima are o paralaxă de 0,7687 secunde, deci se află la 1,301 parseci, adică 268 400 de unități astronomice.
07 · Secțiune istorică
Cum s-a căutat scara
Aristarh a așteptat clipa în care Luna stă luminată exact pe jumătate și a măsurat unghiul dintre ea și Soare. Șiretlicul e drept: din unghi urmează raportul depărtărilor. Numai că a obținut 87° în loc de adevăratele 89,85°, iar Soarele a ieșit doar de 19 ori mai departe decât Luna — de aproape douăzeci de ori mai aproape decât este.
Richer a plecat în Guyana, Cassini a rămas la Paris, și amândoi au stabilit locul lui Marte într-una și aceeași noapte. O bază de șapte mii de kilometri a dat paralaxa, iar din ea 140 de milioane de kilometri până la Soare. Pentru întâia oară mărimea sistemului era știută cu o greșeală de câteva procente.
Pentru două treceri ale lui Venus s-au înarmat mai bine de o sută de expediții: Cook a pornit cu corabia spre Tahiti, Le Gentil a petrecut unsprezece ani pe drum și n-a văzut nimic niciuna din dăți, din pricina norilor. Rodul a fost adus la 153 de milioane de kilometri — cu 2 % prea mult.
Radarul pe Venus a închis chestiunea exactității: depărtarea se lua de acum din vremea de mers a semnalului. O jumătate de veac mai târziu s-a văzut că stă în cale chiar așezarea însăși, iar UAI a stabilit unității un număr exact de metri. Nu mai rămăsese nimic de măsurat.
O unitate pe care au încetat s-o măsoare
Trei sute de ani unitatea astronomică a fost mărimea măsurată de căpetenie a astronomiei. De exactitatea ei atârna totul: depărtările până la planete, masele, strălucirile stelelor, mărimea Galaxiei. Fiecare limpezire rescria îndreptarele cu totul.
În 2012 au scos-o dintre mărimile măsurate. Pricina e cinstită: o mărime așezată prin masa Soarelui e ținută să se schimbe, căci Soarele luminează și slăbește. O unitate de lungime nu are voie să respire. De aceea UAI a făcut cu au ceea ce se făcuse mai înainte cu metrul: a stabilit un număr și a închis treaba.
Partea măsurată n-a pierit prin aceasta, s-a mutat. Acum se măsoară constanta gravitațională a Soarelui și semiaxa mare a orbitei Pământului — 1,00000102 au. Depărtarea până la Soare se limpezește tot în fiecare an; numai că rodul nu se mai scrie în așezarea unității, ci alături de ea.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale ale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și mărimile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici știința, nici viața de zi cu zi. Fiecare are fișa ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere, istorie. În 36 de limbi.