Hvis du vil finde størrelsen på en basketball, kan du bruge en normal målepind til at måle diameteren. Du bør få en værdi på omkring 0,24 meter. Lad venligst være med at bruge tommer – de er bare sværere at håndtere. Under alle omstændigheder bruger du sandsynligvis ikke kejserlige enheder, da der kun er tre lande, der officielt bruger dette system: Myanmar, Liberia og… USA. Det er på tide at gå over til det metriske system ligesom alle andre.

Men hvad nu, hvis du vil vide, hvor langt det er fra New York til Los Angeles? Selvfølgelig kan du stadig bruge meter med en afstand på ca. 3,93 x 106 meter, eller du kan bruge kilometer (3.930 km). Men i virkeligheden er kilometer bare en fin måde at bruge meter på. Det er den samme afstandsenhed, bare med et præfiks. Enheder af meter (eller kilometer) fungerer godt nok til ting så store som Jorden, der har en radius på ca. 6,37 x 106 meter.

Hvorimod uden for Jorden begynder ting at blive superstore. Med meget store ting er det ofte nyttigt at bruge meget store afstandsenheder. Lad os gennemgå de tre mest almindelige afstandsenheder i astronomi.

Den astronomiske enhed

Navnet på denne enhed får den på en måde til at lyde vigtigere, end den er – den er stadig vigtig, men ikke for resten af universet. Kort sagt er den astronomiske enhed (AU) afstanden fra Jorden til Solen. Det er teknisk set ikke korrekt, da Jordens bane omkring Solen ikke er perfekt cirkulær. Lad os bare sige, at AU er den gennemsnitlige afstand til Solen – det er fint nok indtil videre.

Med AU er det meget nemmere at måle afstande i solsystemet. F.eks. er afstanden fra Solen til Mars ca. 1,52 AU, og afstanden til Pluto er ca. 40 AU. Men der er en endnu bedre grund til at beskrive afstande i AU end blot bekvemmelighed. Menneskene brugte først den astronomiske enhed, fordi vi ikke kendte afstanden fra Jorden til Solen. Ja, det lyder skørt, men det er sandt.

Så, her er sagen. De gamle grækere foretog nogle fantastiske målinger af Jorden og månen (og de forsøgte at få afstanden til Solen) – men det er ret svært. Men selv uden en nøjagtig værdi for afstanden mellem Sol og Jord kunne senere astronomer stadig lave nogle fine modelleringer af solsystemet. Johannes Kepler fandt faktisk ud af, at den tid, det tager en planet at kredse om Solen, var proportional med dens afstand til Solen (igen, teknisk set er disse baner ellipser). Ved hjælp af dette bestemte han afstanden fra andre planeter til Solen i forhold til Jordens afstand. Boom—det giver dig afstanden i AU.

Selvfølgelig er der ingen, der ønsker at stoppe op og lade alle solsystemets ting stå tilbage i form af AU. Vi vil virkelig gerne have en omregningsfaktor mellem AU og meter. For at få den skal man faktisk måle afstanden mellem Jorden og Solen. Det er ikke så let en opgave, men der er en måde at få en rimelig værdi på – brug Venus’ transit. Dette sker, når planeten Venus passerer mellem Jorden og Solen (det sker ikke så ofte, som man skulle tro). Ved at måle det nøjagtige start- og sluttidspunkt for transitten fra forskellige dele af Jorden kan man få en værdi for AU i forhold til Jordens størrelse (som vi for det meste kender). Her er alle detaljerne i denne beregning, hvis du er interesseret.

I sidste ende har vi en Jord-Sol-afstand på ca. 1,496 x 1011 meter. Ja, det er ret stort.

Parsec’en

Hvor langt er den nærmeste stjerne? Det ville være Alpha Centauri i en afstand på 2,67 x 10^5 AU (du kan omregne det til meter til lektier). Så du kan se, at vi er i det samme problem igen. Det ville måske give mere mening at bruge en afstandsenhed, der ikke involverer ginormale tal. Det er her parsec’en kommer ind i billedet.

Parsec’en afhænger af én stor idé – parallaksen. Lad os starte med et simpelt eksperiment, som du kan lave derhjemme. Hold din arm ud lige foran dig med tommelfingeren opad. Du skal ikke bekymre dig om at se fjollet ud, her – jeg gør det også.

Se nu på din tommelfinger og luk det ene øje (det kan hjælpe at sige “kamera et” også). Med det ene øje lukket, hvad i baggrunden er din tommelfinger så på linje med? Det er ligegyldigt, bare indse, at den er et eller andet sted. Skift derefter øjne (og sig “kamera to”) – men rør ikke tommelfingeren. Du bør bemærke, at din tommelfingers position i forhold til baggrunden ændrer sig. Dette er parallakse. Det er den tilsyneladende ændring i et objekts position, når det ses fra et andet sted. Jo tættere genstanden er på dit ansigt, jo større er den tilsyneladende ændring. Åh, det er en del af den måde, augmented reality i iOS ARKit fungerer på.

Hvis du vil beregne afstanden til et objekt, kan du finde den med størrelsen af vinkelforskydningen og afstanden mellem de to observationspunkter med følgende ligning (under forudsætning af, at afstanden til objektet er meget større end afstanden mellem observationerne):

Åh, du skal bruge den vinkel målt i radianer (ikke grader). Du kan se, at for at få målbare vinkelforskydninger skal du have en ret stor ændring af observationsstederne for ting som f.eks. en stjerne (super langt væk). Hvad nu, hvis vi observerer et objekt fra Jorden på den ene side af Solen og 6 måneder senere på den anden side? I det tilfælde ville en stjerne give en lille vinkelforskydning. Sådan her:

Med den kendte afstand fra Jorden til Solen (ja, vi har stadig brug for den afstand) og vinkelforskydningen af en stjerne kan vi beregne afstanden til stjernen. Ja, det afhænger også af andre stjerner, der er super langt væk, så de ikke bevæger sig for meget. Hvis alle stjerner var lige langt fra vores sol, ville det være svært at måle vinkelforskydningen.

Nu til parsec. Dette er defineret således, at 1 parsec er den afstand, som en stjerne skal være i, for at den har en tilsyneladende vinkelforskydning på 1 buesekund af en grad. Lad os finde omregningen af parsec til AU – bare for sjov.

Strap et er at få vinkelforskydningen på 1 buesekund i radianer.

Resten er simpelt. Man tager bare 1 AU divideret med denne vinkelforskydning. Hvis du sætter det ind i din lommeregner får du 2,06 x 10^5 AU. Gå videre og gentag dette for omregningen mellem parsec og meter. Det bliver sjovt.

Lysåret

Parsecs er seje. De lyder så seje, at man kunne bruge dem i en rumfilm, men bruge det som en tid og ikke som en afstand (da det lyder som en afstand). Så kunne man 40 år senere lave en ny film, der på en eller anden måde retfærdiggør den forkerte brug af parsec. Det ville være fantastisk (hint – jeg er en stor Star Wars-fan).

Men vent. Der er en anden afstandsenhed, der lyder som en tid. Det er lysåret. Ja, et år er en tidsenhed, men lysåret er en afstandsenhed. Det er defineret som den afstand, lyset tilbagelægger på et år.

Lysets hastighed er både endelig og konstant med en værdi på ca. 2,998 x 108 m/s. Den afstand, som lyset tilbagelægger på et bestemt tidsrum, kan findes med definitionen af hastigheden (i én dimension):

Beregning af størrelsen af et lysår betyder, at man skal finde tidsintervallet (Δt) i enheder af sekunder i stedet for år, da hastigheden er i meter pr. sekund. Jeg sprang over den del hvor jeg omregner 1 år til sekunder, men herefter kan jeg beregne omregningen mellem lysår og meter.

Hvad siger du til dette? Hvad hvis man omregner 1 AU til lysår? Jeg vil lade matematikken være en hjemmeopgave for dig, men svaret er 1,58 x 10-5 lysår. Det er det samme som 8,3 lysminutter. Tænk over det. Det tager lyset 8 minutter at gå fra Solen til Jorden. Eller hvad med dette? Jupiter er omkring 40 lysminutter væk fra Jorden (afstanden varierer). Så når du ser på Jupiter på nattehimlen, ser du faktisk på den i fortiden. Fyrre minutter i fortiden. Dine øjne er en tidsmaskine.

Jo længere væk vi ser, jo dybere ind i fortiden ser vi. Selv for ting meget tæt på, som f.eks. din computerskærm, ser du på den i fortiden (meget nær fortid). Da lys tager en begrænset tid om at rejse, og da vi ser med lys – ser du i fortiden.

Det er det, der gør lysårsenheden så velegnet til astronomi. Når vi ser på en galakse, der er 10 milliarder lysår væk, ser vi 10 milliarder år ind i fortiden. Fantastisk.

Mere store WIRED-historier

• Teknologi har forstyrret alt. Hvem er med til at forme fremtiden?
• Google AI-værktøj identificerer en tumors mutationer ud fra et billede
• De diplomatiske kurerer, der leverer USA’s hemmelige post
• Denne populære Mac-app var i bund og grund bare spyware
• FOTO ESSAY: Missionen med at tælle New Yorks hvaler
• Få endnu flere af vores inside scoops med vores ugentlige Backchannel-nyhedsbrev