Kipimo cha anga
Kipimo cha nje ya mfumo, kinaruhusiwa kutumika · kipimo: urefu
Kwa miaka elfu mbili wanaanga walijua umbo la Mfumo wa Jua bila kujua ukubwa wake. Kepler alitoa sheria ya tatu mwaka 1619: miraba ya vipindi vya mzunguko ni kama vipeo vitatu vya nusu mhimili mkuu. Kutoka katika uchunguzi ilifuata mara moja kwamba Mshtarii yuko mbali na Jua mara 5.2 kuliko Dunia. Mara ngapi — hilo lilijulikana. Hiyo ni maili ngapi — halikujulikana. Ramani ilikuwa imechorwa bila mstari wa mizani.
Mstari wa mizani ukawa umbali kutoka Dunia hadi Jua. Hauwezi kupimwa moja kwa moja: Jua haliendewi karibu, na pembe kati ya kingo zake mbili haitoshi. Kwa hiyo kwa karne tatu hakikupimwa Jua bali majirani: Mirihi, kisha Zuhura, kisha mwangwi wa mpigo wa redio. Kila mara kilitokea kipimo kile kile, sahihi zaidi kwa daraja moja.
Mwaka 2012 upimaji uliisha. Umoja wa Kimataifa wa Elimu ya Anga ulitangaza kipimo cha anga kuwa idadi kamili ya mita na kufunga suala hilo: 149 597 870 700, bila kutokuwa na uhakika. Sababu haikuwa usahihi, bali kwamba maelezo ya zamani yalianza kuteleza yenyewe.
01 · Ufafanuzi
Kipimo cha anga ni mita 149 597 870 700 sawasawa. Hiyo iko karibu na umbali wa wastani kutoka Dunia hadi Jua, lakini maelezo hayarejelei tena Dunia wala Jua. Kipimo hiki sasa ni namba tu.
Kabla ya 2012 maelezo yalikuwa mengine, na ya werevu zaidi. Kipimo cha anga kiliwekwa kupitia kizio cha uvutano cha Gauss: ni ule umbali ambapo kitu cha majaribio chenye uzito usiohesabika huzunguka Jua katika siku 365.2568983. Kipimo hiki hakikupimwa kwa rula, kilitolewa kutoka mwendo wa sayari.
Maelezo hayo yalikuwa na kasoro mbili. Ya kwanza: yananing'inia kwenye uzito wa Jua, na Jua hupoteza uzito — karibu kilo 10¹⁷ kwa mwaka huondoka kama mng'ao na kipepeo cha Jua. Kipimo cha anga kwa hiyo kilikua polepole, sentimita chache kwa karne. Ya pili: ni maelezo ya kinyutoni, na katika mtazamo wa uhusiano kipimo kilitokea tofauti katika mifumo tofauti ya marejeo.
Azimio B2 liliondoa taabu zote mbili kwa hatua moja: liliweka namba. Au si kipimo kinachopimwa tena, bali kizidishi cha kubadilisha kati ya mita na mizani inayowafaa wanaanga. Kizio cha uvutano cha Jua tangu hapo hutangazwa peke yake, kama kipimo kinachopimwa.
Mizani ya logaridhimu kutoka Zebaki hadi ukingo wa mkanda wa Kuiper. Kitelezi huweka alama katika umbali wowote, na kadi huhesabu nuru huchukua muda gani, mtiririko upi kutoka Jua hufika huko, na joto lipi kitu kisicho na hewa kingekuwa nalo.
Katika nusu mwaka Dunia husogea vipimo viwili vya anga, na nyota iliyo karibu huchora duaradufu ndogo sana kwenye mandhari ya zile za mbali. Ule umbali ambapo nusukipenyo cha njia ya Dunia huonekana kwa sekunde moja ya tao uliitwa parseki — ni 206 265 au. Hata kwenye nyota iliyo karibu zaidi pembe ni sekunde 0.77 tu, na hakuna nyota yenye paralaksi ya sekunde nzima.
02 · Kubadilisha
Weka umbali, na kadi itaupeleka kutoka mizani hadi mizani
Viambishi havitumiki na kipimo cha anga: kilokipimo cha anga hakipo. Ndani ya Mfumo wa Jua huhesabiwa kwa au na kilomita, nje yake hupitwa hadi parseki, na kwa vyombo vya kati ya sayari umbali hutolewa kwa sekunde za safari ya ishara — hivyo ni rahisi zaidi kwa watu waliopo ardhini.
Familia ya tatu katika jedwali inahusu ishara. Amri ya redio hufika kwenye chombo kwa muda ule ule kama nuru, nalo jibu huchukua mara mbili kurudi. Kutoka hapo ndipo kanuni: chombo cha uchunguzi kikiwa mbali zaidi, ndivyo kinavyoendeshwa kidogo kwa mkono.
Mwaka 1961 kipimo cha anga kilipimwa kwa rada kwa mara ya kwanza: mpigo ulikwenda Zuhura na mwangwi ukaja baada ya dakika chache. Umbali ulitokea moja kwa moja kutoka muda wa safari ya ishara, bila jiometri yoyote na bila dhana kuhusu uzito. Usahihi ulipanda madaraja matatu kwa mkupuo, na pamoja nao mizani yote ya mfumo.
| Maelezo | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Madaraja ya ukubwa
kutoka nusukipenyo cha Dunia hadi kitovu cha Galaksi04 · Vifaa vya kupima
Mizani ya mfumo ilipimwa kwa nini
Mwaka 1672 Cassini huko Paris na Richer huko Cayenne walipima wakati ule ule mahali pa Mirihi kwenye mandhari ya nyota. Tofauti ya pembe, kwenye msingi wa kilomita 7000, ilitoa umbali wa kwanza wa kweli hadi Jua: karibu kilomita milioni 140, pungufu kwa 7 % tu.
Halley aliupata mbinu huo mwaka 1716: Zuhura anapopita mbele ya duara la Jua, watazamaji katika latitudo tofauti humwona akipita kwenye nyuzi tofauti. Tofauti ya muda wa kupita hutoa paralaksi. Mapito ya 1761 na 1769 yalizindua misafara kadhaa duniani kote — Lomonosov alitazama kutoka Petersburg na wakati huo huo akagundua hewa ya Zuhura.
Mpigo huenda Zuhura na kurudi baada ya dakika tano na kitu. Umbali hufuata moja kwa moja kutoka muda na kasi ya nuru: hakuna jiometri, hakuna dhana kuhusu uzito. Vipindi vya kwanza vya 1961 vilitoa kipimo hiki mara moja kwa usahihi wa mamia machache ya kilomita.
Usahihi wa leo unatoka kwa vyombo vya kati ya sayari. Antena iliyoko ardhini hunasa msogeo wa masafa ya ishara, na kutokana nayo hujua kasi ya chombo hadi sehemu ndogo za milimita kwa sekunde. Kutoka maelfu ya vipimo kama hivyo hujengwa kalenda za anga, na kutoka chanzo hicho hicho hutoka kizio cha uvutano cha Jua.
05 · Kanuni za kuandika
au kwa herufi ndogo, bila nukta na bila viambishi
Tangu 2012 alama ya kawaida ni au kwa herufi ndogo bila nukta. AU, a.u. na ua za zamani hazitumiki katika maandishi mapya, ingawa huonekana katika makala za kale. Viambishi vya SI havihusiani na kipimo hiki: umbali wa maelfu ya au huandikwa mzima.
Kitu kingine chembamba ni usemi «umbali wa wastani hadi Jua». Haiwezi kusemwa hivyo: nusu ya mhimili mkuu wa njia ya Dunia ni 1.00000102 au, na tofauti ya kilomita mia moja hamsini ina uzito katika hesabu sahihi. Kipimo cha anga kiko karibu na umbali huo, lakini kwa maelezo hakilingani nao.
06 · Vipimo jirani
Vipimo vitatu vya umbali husimama katika elimu ya anga kama ngazi: au kwa Mfumo wa Jua, parseki kwa nyota, mwaka wa nuru kwa vitabu vya watu wote. Katika makala za kisayansi mwaka wa nuru karibu haupo — huko kila mahali ni parseki.
1.496·10¹¹ m
63 241 au
206 265 au
Parseki ni rahisi hasa kwa sababu hiyo: umbali hupatikana kwa kugawanya kipimo kwa pembe iliyopimwa. Mwanaanga habadilishi chochote — husoma matokeo ya uchunguzi moja kwa moja. Proxima ina paralaksi ya sekunde 0.7687, kwa hiyo iko umbali wa parseki 1.301, yaani vipimo 268 400 vya anga.
07 · Sehemu ya kihistoria
Mizani ilitafutwaje
Aristarko alisubiri wakati ule ambapo Mwezi umeangazwa nusu sawasawa, na akapima pembe kati yake na Jua. Mbinu ni sahihi: kutoka pembe hufuata uwiano wa umbali. Ila alipata 87° badala ya 89.85° za kweli, na Jua likatokea mbali mara 19 tu kuliko Mwezi — karibu mara ishirini karibu kuliko lilivyo.
Richer alikwenda Guyana, Cassini alibaki Paris, na wote wawili walibainisha mahali pa Mirihi katika usiku mmoja na ule ule. Msingi wa kilomita elfu saba ulitoa paralaksi, na kutoka kwake kilomita milioni 140 hadi Jua. Kwa mara ya kwanza ukubwa wa mfumo ulijulikana kwa kosa la asilimia chache.
Kwa mapito mawili ya Zuhura misafara zaidi ya mia moja ilitayarishwa: Cook alisafiri kwa tanga hadi Tahiti, Le Gentil alitumia miaka kumi na moja njiani na mara zote mbili hakuona chochote kwa sababu ya mawingu. Matokeo yalikusanywa hadi kilomita milioni 153 — zaidi kwa 2 %.
Rada iliyoelekezwa Zuhura ilifunga suala la usahihi: umbali tangu hapo ulichukuliwa kutoka muda wa safari ya ishara. Nusu karne baadaye ikaonekana kwamba sasa yanayozuia ni maelezo yenyewe, na Umoja ukaweka kwa kipimo hiki idadi kamili ya mita. Hakikubaki kitu cha kupima.
Kipimo ambacho watu waliacha kukipima
Kwa miaka mia tatu kipimo cha anga kilikuwa kipimo kikuu kinachopimwa katika elimu ya anga. Kwenye usahihi wake kilining'inia kila kitu: umbali hadi sayari, uzito, mwangaza wa nyota, ukubwa wa Galaksi. Kila uboreshaji uliandika upya vitabu vya marejeo vyote.
Mwaka 2012 kilitolewa kutoka vipimo vinavyopimwa. Sababu ni ya kweli: kipimo kinachoelezwa kupitia uzito wa Jua lazima kibadilike, kwa sababu Jua huwaka na kukonda. Kipimo cha urefu hakipaswi kupumua. Kwa hiyo Umoja ulifanya kwa au kile kilichofanywa awali kwa mita: uliweka namba na kufunga jambo hilo.
Sehemu inayopimwa haikutoweka kwa hilo, ilihamia tu. Sasa kinachopimwa ni kizio cha uvutano cha Jua na nusu ya mhimili mkuu wa njia ya Dunia — 1.00000102 au. Umbali hadi Jua bado huboreshwa kila mwaka; ila matokeo hayaandikwi tena ndani ya maelezo ya kipimo, bali kando yake.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, ishirini na viwili vilivyotokana vyenye majina yao, na vile viasi vya nje ya mfumo ambavyo wala sayansi wala maisha ya kila siku haviwezi kuvikosa. Kila kimoja kina karatasi yake: maana, ubadilishaji, vyombo, kanuni za kuandika, historia. Kwa lugha 36.