Определение расстояний до звезд

Ученые давно предполагали, что звезды имеют такую же физическую природу, как и Солнце. Из-за колоссальных расстояний диски звезд не видны даже в сильные телескопы. Чтобы сравнивать звезды между собой и с Солнцем, необходимо найти методы определения расстояний до них. Основным методом является метод параллактического смещения звезд, рассмотренный нами ранее. Так как радиус Земли слишком мал по сравнению с расстоянием до звезд, необходимо выбрать больший базис для измерения параллактического смещения звезд. Еще Н. Коперник понимал, что, согласно его гелиоцентрической системе, близкие звезды на фоне далеких звезд должны описывать эллипсы в результате годового движения Земли вокруг Солнца.

Кажущееся перемещение более близкой звезды на фоне очень далеких звезд происходит по эллипсу с периодом в 1 год и отражает движение наблюдателя вместе с Землей вокруг Солнца. Положение Земли на орбите и видимые с Земли положения звезды на небе на данном рисунке обозначены одинаковыми цифрами. Маленький эллипс, описываемый звездой, называется параллактическим эллипсом. В угловой мере большая полуось этого эллипса равна величине угла, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, перпендикулярная направлению на звезду. Этот угол называется годичным параллаксом (\(π\)). Параллактические смещения звезд служат неопровержимым доказательством обращения Земли вокруг Солнца.

Расстояния до звезд определяются по их годичному параллактическому смещению, которое обусловлено перемещением наблюдателя (вместе с Землей) по земной орбите.

Если \(CT = a\) есть средний радиус земной орбиты, \(SC = r\) - расстояние до звезды \(S\) от Солнца \(C\), а угол \(π\) - годичный параллакс звезды, то \[r = \frac{a}{\sin π}.\]

Так как годичные параллаксы звезд оцениваются десятичными долями секунды, а 1 радиан равен \(206265''\), то расстояние до звезды можно определить из соотношения \[r = \frac{206265''}{π''} а.е.\]

При измерении расстояний до звезд астрономическая единица слишком мала. Поэтому для удобства определения расстояний до звезд в астрономии применяется специальная единица длины - парсек (пк), название которой происходит от слов «параллакс» и «секунда». Парсек - это расстояние, с которого радиус земной орбиты был бы виден под углом в \(1''\).

Согласно формуле \(r = \frac{206265''}{π''}\), 1 пк = 206 265 а. е. = 3,086 · 1013 км. Таким образом, расстояние до звезд в парсеках будет определяться выражением \[r = \frac{1}{π''}пк.\]

В астрономических единицах обычно выражаются расстояния до тел Солнечной системы. Расстояния до небесных тел, находящихся за пределами Солнечной системы, обычно выражаются в парсеках, килопарсеках (1 кпк = 103 пк) и мегапарсеках (1 Мпк = 106 пк), а также в световых годах (1 св. г. = 9,46 · 1012 км = 63 240 а. е. = 0,3067 пк или 1 пк = 3,26 св. г.). Световой год - расстояние, которое электромагнитное излучение (в вакууме) проходит за 1 год.

Нижний предел измерений параллаксов не превышает \(0,005''\), что позволяет определять расстояния не свыше 200 пк. Расстояния до еще более далеких объектов определяются менее точно и иными методами.

Читать далее