Dacă vreți să aflați dimensiunea unei mingi de baschet, puteți folosi un băț de metru normal pentru a măsura diametrul. Ar trebui să obțineți o valoare de aproximativ 0,24 metri. Vă rugăm să nu folosiți centimetri – sunt mai greu de manevrat. Oricum, probabil că nu folosiți unități imperiale, deoarece există doar trei țări care folosesc oficial acest sistem: Myanmar, Liberia și… Statele Unite. Este timpul să treceți la sistemul metric ca toată lumea.

Dar dacă vreți distanța de la New York la Los Angeles? Sigur, puteți folosi în continuare metri cu o distanță de aproximativ 3,93 x 106 metri sau puteți folosi kilometri (3.930 km). Dar, de fapt, kilometri este doar un mod frumos de a folosi metri. Este aceeași unitate de măsură a distanței, doar că are un prefix. Unitățile de metri (sau kilometri) funcționează destul de bine pentru lucruri la fel de mari ca Pământul, cu o rază de aproximativ 6,37 x 106 metri.

Dar, în afara Pământului, lucrurile încep să devină foarte mari. În cazul lucrurilor foarte mari, este adesea util să se folosească unități de distanță foarte mari. Să trecem în revistă cele mai comune trei unități de distanță în astronomie.

Unitatea astronomică

Numele acestei unități o face să pară mai importantă decât este – este totuși importantă, dar nu pentru restul universului. Pe scurt, unitatea astronomică (UA) este distanța de la Pământ la Soare. Acest lucru nu este corect din punct de vedere tehnic, deoarece orbita Pământului în jurul Soarelui nu este perfect circulară. Să spunem doar că UA este distanța medie până la Soare – asta va merge deocamdată.

Cu UA, este mult mai ușor de măsurat distanțele în sistemul solar. De exemplu, distanța de la Soare la Marte este de aproximativ 1,52 UA, iar distanța până la Pluto este de aproximativ 40 UA. Dar există un motiv și mai bun pentru a descrie distanțele în UA decât simpla comoditate. Oamenii au folosit pentru prima dată unitatea astronomică deoarece nu cunoșteau distanța de la Pământ la Soare. Da, sună nebunește, dar este adevărat.

Deci, iată care este treaba. Grecii antici au făcut niște măsurători impresionante ale Pământului și ale Lunii (și au încercat să obțină distanța până la Soare) – dar aceasta este destul de dificilă. Dar chiar și fără o valoare precisă pentru distanța Soare-Pământ, astronomii de mai târziu au putut face totuși o modelare frumoasă a sistemului solar. De fapt, Johannes Kepler a descoperit că timpul necesar unei planete pentru a orbita în jurul Soarelui era proporțional cu distanța acesteia față de Soare (din nou, din punct de vedere tehnic, aceste orbite sunt elipse). Folosind acest lucru, el a determinat distanța dintre alte planete și Soare în funcție de distanța Pământului. Bum… asta îți dă distanța în UA.

Desigur că nimeni nu vrea să se oprească și să lase toate lucrurile din sistemul solar în termeni de UA. Noi chiar vrem factorul de conversie între UA și metri. Pentru a obține acest lucru, trebuie să măsurați efectiv distanța Pământ-Soare. Aceasta nu este o sarcină atât de ușoară, dar există o modalitate de a obține o valoare rezonabilă – folosiți tranzitul lui Venus. Acest lucru se întâmplă atunci când planeta Venus trece între Pământ și Soare (nu se întâmplă atât de des pe cât ați crede). Măsurând ora exactă de început și de sfârșit a tranzitului din diferite părți ale Pământului, puteți obține o valoare pentru UA în funcție de mărimea Pământului (pe care o cunoaștem în mare parte). Iată toate detaliile acestui calcul, în cazul în care vă interesează.

În final, avem o distanță Pământ-Soare de aproximativ 1,496 x 1011 metri. Da, este destul de mare.

Parsecul

Cât de departe este cea mai apropiată stea? Aceasta ar fi Alpha Centauri, la o distanță de 2,67 x 10^5 UA (puteți converti această distanță în metri pentru temele de casă). Deci, vedeți că ne aflăm din nou în aceeași problemă. Ar fi mai logic să folosim o unitate de distanță care să nu implice numere gigantice. Aici intervine parsecul.

Persecul depinde de o idee mare-paralaxă. Să începem cu un experiment simplu pe care îl puteți face acasă. Țineți brațul întins drept în fața dvs. cu degetul mare în sus. Nu vă faceți griji că o să păreți caraghios, aici – o voi face și eu.

Acum uitați-vă la degetul mare și închideți un ochi (s-ar putea să vă ajute să spuneți și „camera unu”). Cu un ochi închis, cu ce se aliniază în fundal degetul tău mare? Nu contează, doar realizați că este undeva. Apoi, schimbați ochii (și spuneți „camera doi”) – dar nu vă mișcați degetul mare. Ar trebui să observați că poziția degetului mare față de fundal se schimbă. Aceasta este paralaxă. Este schimbarea aparentă a poziției unui obiect atunci când este privit dintr-o locație diferită. Cu cât obiectul este mai aproape de fața dumneavoastră, cu atât mai mare este schimbarea aparentă. Oh, acest lucru face parte din modul în care funcționează realitatea augmentată din iOS ARKit.

Dacă doriți să calculați distanța până la un obiect, o puteți găsi cu ajutorul mărimii schimbării unghiulare și a distanței dintre cele două puncte de observare cu următoarea ecuație (presupunând că distanța până la obiect este mult mai mare decât distanța dintre observații):

Oh, aveți nevoie de acel unghi măsurat în radiani (nu în grade). Puteți vedea că, pentru a obține deplasări unghiulare măsurabile, aveți nevoie de o schimbare destul de mare a locațiilor de observare pentru lucruri precum o stea (super îndepărtată). Ce se întâmplă dacă observăm un obiect de pe Pământ pe o parte a Soarelui și apoi, 6 luni mai târziu, pe cealaltă parte? În acest caz, o stea ar produce o mică deplasare unghiulară. Cam așa:

Cu distanța cunoscută de la Pământ la Soare (da, avem nevoie încă de această distanță) și cu deplasarea unghiulară a unei stele, atunci putem calcula distanța până la stea. Da, acest lucru depinde și de alte stele care sunt super îndepărtate, astfel încât să nu se deplaseze prea mult. Dacă toate stelele ar fi la aceeași distanță de Soarele nostru, ar fi dificil de măsurat deplasarea unghiulară.

Acum pentru parsec. Acesta este definit astfel încât 1 parsec este distanța la care trebuie să se afle o stea astfel încât să aibă o deplasare unghiulară aparentă de 1 secundă de arc de un grad. Să găsim conversia parsecurilor în UA – doar pentru distracție.

Primul pas este să obținem deplasarea unghiulară de 1 secundă de arc în radiani.

Restul este simplu. Trebuie doar să luați 1 UA împărțit la această deplasare unghiulară. Dacă îl puneți în calculatorul dumneavoastră veți obține 2,06 x 10^5 UA. Mergeți mai departe și repetați acest lucru pentru conversia între parsec și metri. Va fi amuzant.

Anul-lumină

Parsecurile sunt mișto. Sună atât de cool încât ai putea să le folosești într-un film spațial, dar să le folosești ca timp și nu ca distanță (din moment ce sună ca o distanță). Apoi, 40 de ani mai târziu, ai putea face un alt film care să justifice cumva utilizarea incorectă a parsecului. Asta ar fi minunat (indiciu – sunt un mare fan Star Wars).

Dar așteptați. Există o altă unitate de distanță care sună ca un timp. Este anul-lumină. Da, un an este o unitate de timp, dar anul-lumină este o unitate de distanță. Acesta este definit ca fiind distanța parcursă de lumină într-un an.

Viteza luminii este atât finită, cât și constantă, cu o valoare de aproximativ 2,998 x 108 m/s. Distanța parcursă de lumină într-o anumită perioadă de timp poate fi găsită cu ajutorul definiției vitezei (într-o singură dimensiune):

Calcularea mărimii unui an-lumină înseamnă găsirea intervalului de timp (Δt) în unități de secunde în loc de ani, deoarece viteza este în metri pe secundă. Am sărit peste partea în care convertesc 1 an în secunde, dar după aceea pot calcula conversia între anii-lumină și metri.

Ce ziceți de asta? Ce se întâmplă dacă convertești 1 UA în ani-lumină? O să vă las matematica ca o problemă de temă pentru acasă, dar răspunsul este 1,58 x 10-5 ani-lumină. Aceasta este egală cu 8,3 minute-lumină. Gândiți-vă la asta. Lumina are nevoie de 8 minute pentru a ajunge de la Soare la Pământ. Sau ce zici de asta? Jupiter se află la aproximativ 40 de minute-lumină de Pământ (distanța variază). Așadar, atunci când vă uitați la Jupiter pe cerul nopții, îl priviți de fapt în trecut. Patruzeci de minute în trecut. Ochii tăi sunt o mașină a timpului.

Cu cât privim mai departe, cu atât mai adânc în trecut privim. Chiar și pentru lucrurile foarte apropiate, cum ar fi ecranul computerului, îl priviți în trecut (trecut foarte apropiat). Din moment ce lumina are nevoie de un timp finit pentru a călători și din moment ce vedem cu ajutorul luminii – vă uitați în trecut.

Este ceea ce face ca unitatea de an-lumină să fie atât de potrivită pentru astronomie. Când ne uităm la o galaxie care se află la 10 miliarde de ani-lumină distanță, privim 10 miliarde de ani în trecut. Minunat.

Mai multe povești mari de la WIRED

• Tehnologia a perturbat totul. Cine modelează viitorul?
• Un instrument Google AI identifică mutațiile unei tumori pornind de la o imagine
• Curierii diplomatici care livrează corespondența secretă a Americii
• Această populară aplicație pentru Mac era, practic, doar un spyware
• SĂPTĂMÂNA FOTOGRAFICĂ: Misiunea de a număra balenele din New York
• Obțineți și mai multe informații din interior cu buletinul nostru informativ săptămânal Backchannel

.