...地球,太陽,日地距離,天文單位,天文常數,149597870700米 ——快...

2021-01-10 快科技

稍有科普知識的人都知道，地球和太陽之間的距離是大約1.5億千米，但對於較真的天文學家們來說，這個「大約」很不舒服，怎麼也得精確到個位數，尤其是它還涉及到「天文單位」(AU)這麼個天文距離定義。別說，他們還真做到了：今年8月份在中國北京舉行的國際天文學大會(IAU)上，天文學家們以無記名投票方式通過了最新、最精確的日地平均距離：149597870700米。

這一數值的精確性對於生活在地球上的生靈們不會產生任何影響，地球還是會圍繞著太陽運行，北半球的秋天正在來臨，但對於天文學家而言，這意味著更加精確的天文學測量，老師們也可以更清晰地向學生們闡明天文單位的概念。

日地距離是天文學中歷史最悠久的距離值之一，歷史的首次精確測定是在1672年，由當時著名的荷蘭天文學家格羅範尼·卡西尼完成。當時他和同事儒安·裡奇分別在法國巴黎、南美洲法屬蓋亞那觀測火星，綜合兩地的視差家計算出了地球到火星的距離，今兒推算出了地球到太陽的距離為1.4億千米，和現代測量值非常接近。

這種視差測量一直延續到二十世紀末，直到最近，天文常數仍然被表述為「一顆質量無限小的顆粒，以徑度量每天0.01720209895的角頻率(公轉周期一高斯年365.2568983日)環繞著太陽公轉，且不受擾動影響的牛頓圓軌道半徑」。

但是這種定義最大的缺陷在於，它和愛因斯坦的廣義相對論是矛盾的，因為根據後者時空是相對的，它取決於觀察者的位置，所以天文單位也將隨著觀測者的位置不同而發生變化。根據計算，分別以地球、火星為參考系，這一數值要相差1000米甚至更多。這種差異不會影響探測器的飛行，但會干擾太陽系模型的構建。

另外太陽的質量也在隨著時間的流逝而損失，天文單位的規定又恰恰是嚴格基於太陽質量的，結果就造成天文單位數值在緩慢變化。

藉助新的定義模式，上述問題終於得到解決。天文單位的數值與空間參考系、太陽質量脫離了干係，，而「米」的單位是由光在真空中1/299792458秒內通過的距離定義的。

 

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    本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。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。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。
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