由於太陽質量損失,天文單位也許需要更新了

2020-12-11 天文在線

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太陽在不斷地損失質量。離我們最近的恆星正在通過太陽風、日冕物質拋射和簡單地發射光來釋放物質。隨著這個燃燒的龐然巨物開始一個新的太陽周期,它每秒持續損失約60億公斤(大約相當於16座帝國大廈的重量)的質量。這也許看起來很多,但是和太陽的總質量(大約2*10^30公斤)比起來,這個質量損失率是微乎其微的。不管質量損失有多小,太陽質量都不再是始終不變的了。由於物理常數是基於太陽質量的,所以在天文計算中使用天文單位(AU)時就會出現問題。

天文單位通常用於描述太陽系內的距離。舉個例子,1AU大約等於從太陽到地球軌道的平均距離(定義為149,597,870.691公裡)。火星的平均軌道為1.5AU,水星平均約0.4AU……但是1AU的距離是怎麼定義的呢?通常它被認為是太陽地球軌道的平均距離,實際上正式定義是:無質量的天體在2(日地距離)每千天(也就是一年)中繞太陽公轉的不受幹擾的圓形軌道的半徑。這就出現了一個問題:官方計算基於一個常數「k」,這個常數又基於太陽的恆質量。但是問題是,太陽的質量不是恆定的。

由於質量通過太陽風和輻射損失了(由愛因斯坦質能方程E=mc^2可知輻射能會損失太陽質量),天文單位的值會增加,並且由它的定義,行星的軌道也會增加。經過計算,如果人們在未來的計算中繼續使用現在的AU,水星將在200年的時間內落後於目前的軌道位置5.5公裡。儘管極少數人認為,天體物理學家不太可能因為因這差異而失去睡眠,物理常數就應該是個不變的數,現在仍有呼籲通過把所有AU一起丟棄來重新校正AU值。

「當前的定義對一年級的科學課程來說適用了,但是對於科學與工程用途,修正AU是很有必要的。」——皮特 諾德林格,加拿大聖瑪麗大學天文學家。

當需要高精度來計算大量距離或長時間內的數量時,校正物理學中經典「常數」是至關重要的,因此AU(當前定義)可以降級為距離的一般描述,而不是作為標準的科學單位。

天文單位(符號:au,ua或者AU)是長度的單位,大約是地球到太陽的距離。但是該距離隨地球繞太陽運行而變化,從最大(遠日點)到最小(近日點),然後每年一循環。最初被認為是地球遠日點和近日點的平均值,自2012年以來,它的精確定義為149,597,870,700米,約1.5億公裡(9300萬英裡)。天文單位主要用於測量太陽系內或其他恆星周圍的距離,它也是定義天文長度的另一個單位——秒差距的基本組成部分。

符號用法的歷史

天文單位已使用了多種單位符號和縮寫。在1976年的一項決議中,國際天文聯合會(IAU)使用了符號A來表示等於天文單位的長度。在天文學中,符號AU曾經(並且現在仍然)很常見。2006年,國際度量衡局(BIMP)建議使用ua作為該單位的符號。在ISO 80000-3(2006)的非規範性附錄C中,天文單位的符號為「ua」。

國際天文聯合會在2012年指出「天文單位目前使用了各種符號」,建議了使用「au」符號,美國天文學會(AAS)主要期刊的原稿準備指南就是這麼做的。在2014年修訂版和2019版SI手冊,國際度量衡局使用了單位符號「au」。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.universetoday- Kino

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