На протяжении многих веков мечтали люди о полетах к далеким мирам Вселенной. Бесспорно, на пути к межпланетным перелетам предстоит преодолеть еще много, очень много трудностей и препятствий. Даже полет к Луне требует решения задач колоссальной сложности. Необходимы почти фантастическая точность, четкая работа сложнейшей аппаратуры. Для примера скажем, что если при расчете траектории не учитывать сжатие Земли, которым пренебрегают в обычных вычислениях, то ошибка составит сотни километров. Изменение в скорости всего на 1 метр в секунду приведет к отклонению от точки встречи с Луной на 250 километров.

Для расчета траекторий космических кораблей исключительно важно знать наиболее точное значение среднего расстояния до Солнца, то есть астрономической единицы. Достигнутая в настоящее время точность удовлетворяет большинство астрономических запросов, но она недостаточна для современных проблем космонавтики. При запуске межпланетных ракет к Венере, или другим планетам ошибка в определении астрономической единицы даже на несколько тысяч километров поведет к тому, что ракета не попадет в заданное место планеты или даже вообще на планету. Отсюда ясно, что величину астрономической единицы необходимо знать с точностью до немногих сотен километров - с такой же относительной точностью, с какой производятся наиболее точные линейные измерения на Земле.

Каким способом определяется астрономическая единица длины? Известно несколько способов, результаты которых хорошо согласуются между собой. О некоторых из них и будет рассказано в этой статье.

КАКУЮ ДЛИНУ ЧЕМ МЕРИТЬ

Огромное расстояние отделяет от Земли. Чтобы добраться до Солнца, пешеходу потребовалось бы не менее 3 400 лет непрерывного хода, курьерскому поезду - 200 лет, скоростному самолету - 20. Насколько можно доверять этим числам? Точности в одну тысячную (то есть 1 мм на метр измеряемой длины) для длины порядка одного метра легко достигнуть даже с помощью хорошей масштабной линейки или мерной ленты. Но точность в одну миллионную (1 мм на километр длины) уже близка к пределу возможного при современной технике.

Для космических расстояний применяются более удобные единицы, чем метры и километры. Например, радиус земного шара (точнее, земного экватора) применяется для измерения планет и расстояний до Солнца; средний радиус земной орбиты - для пределов ; а единица в 206 265 раз более крупная, называемая парсеком, - для вычисления расстояний до звезд.

Но чтобы все эти единицы привести к одной общей мере - метру, нужно знать, сколько метров содержится в радиусе земного экватора и сколько таких радиусов укладывается в среднем радиусе земной орбиты (или, как говорят, в ее большой полуоси), равном среднему расстоянию от Земли до Солнца. Это расстояние называется астрономической единицей длины. Вообще же расстояние до Солнца вследствие эллиптичности земной орбиты может меняться на 1/60 долю в ту и другую сторону. Вот почему под расстоянием до Солнца обычно подразумевается именно средняя величина этого расстояния.

ПРЕЖДЁ ИЗМЕРИМ ЗЕМЛЮ

Прежде чем «покинуть» нашу планету и отправиться «промерять» космос, нужно сначала обмерить земной шар и найти длину радиуса экватора. Землю измеряют методом триангуляции. Для этого разбивают путь между измеряемыми пунктами на сеть треугольников, в вершинах которых устанавливаются вышки, называемые геодезическими сигналами. В Треугольниках, по возможности близких по форме к равносторонним, определяются со всей точностью углы и длина одной из сторон. Базис измеряется особыми проволоками, длина которых контролируется по точным копиям международного метра, имеющимся во многих странах мира.

Так устанавливается длина в метрах некоторой дуги на поверхности Земли, а астрономическими наблюдениями на концах дуги определяют, какую долю всей окружности Земли составляет промеренная дуга. Так находят и радиус земного шара в разных местах, что нужно и для исследования фигуры Земли и для определения радиуса земного экватора, который употребляется дальше в качестве новой меры длины.

Все эти измерения совершаются на твердой земной поверхности, на которой можно строить геодезические вышки, подвешивать на штативах мерные проволоки, устанавливать теодолиты для определения углов. А как быть, когда речь идет об огромных расстояниях в космическом пространстве, где подобные действия невозможны?

В землемерном деле существует способ определения расстояния до недоступного предмета. Это способ засечки: с двух пунктов, расстояние между которыми известно, визируют недоступный предмет. И определяют направления, по которым он виден. В точке пересечения прямых линий и находится определяемый предмет.

Но для того, чтобы такая засечка дала уверенный результат, нужно, чтобы прямые пересекались не под очень острым углом. Чем острее угол, тем менее уверенно определяется точка пересечения. Если бы землемеру предложили определить расстояние до предмета, линии на который пересекаются под углом в 9 градусов, то он отказался бы от решения такой задачи как совершенно безнадежной. А именно с такой задачей мы встречаемся при определении расстояния до Солнца тригонометрическим методом. Посмотрим, как она решается. Но уже в следующей статье.

Продолжение следует.

Расстояние от Земли до Солнца

Расстояние от Земли до Солнца принято называть одной астрономической единицей (а.е.) – это 1,5 млн км. Границей Солнечной системы считается гелиопауза - это зона, где солнечный ветер, состоящий из атомов водорода и гелия, прекращается, т.е. скорость движения атомов от Солнца становится нулевой (расстояние от Солнца ~100 а.е. = 150 000 000 км).

В истории космонавтики были удачные попытки исследовать размеры и свойства периферии Солнечной системы. Здесь на слайде 16 показаны все четыре космических аппарата (КА), успешно улетевших на периферию Солнечной системы: «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» (все аппараты сделаны фирмой Lockheed Martin). Наши ученые участвовали в создании энергетических систем для этих аппаратов – изотопные источники питания были поставлены из СССР. Аппараты летают уже 2–3 десятка лет. Чтобы достичь столь больших расстояний традиционными реактивными технологиями необходим уровень энергетики, которого мы до сих пор не имеем. Для реализации таких миссий использовались гравитационные маневры в поле притяжения планет и электро-ракетная тяга, для которой эффективно использовалась ядерная энергия. Например, стартуем с Земли и летим в сторону Луны, разгоняясь за счет ее притяжения, подлетая к Луне, производим маневр, делая определенное количество импульсов электро-ракетными двигателями, облетаем ее и летим обратно к Земле, разгоняясь от ее притяжения. Делаем такой же маневр вокруг Земли и летим разгоняясь к Венере, используя ее гравитацию. Маневрируя облетаем Венеру и разгоняемся возвращаясь к Земле, маневрируя ее облетаем и летим разгоняясь к Марсу. Далее аналогично используем гравитационные поля Юпитера, Сатурна и других планет. Максимально достигнутая в гравитационных маневрах скорость составляет на сегодняшний день более 80 км/сек. Дальше всех таким образом улетел «Вояджер-1», он находится на границе гелиопаузы (~100 а.е.).

Венера (слайд 17). Эта планета ближе к Солнцу, чем Земля. Впервые мы многое узнали о ней, когда в 1967 году космический аппарат «Венера-4» вошел в ее атмосферу. Конечно, он очень быстро прекратил свое существование, но успел передать основные параметры Венеры. Температура поверхности около 500 градусов Цельсия, давление – около 100 атмосфер, плотная углекислотная атмосфера с мощнейшими сернокислыми облаками. И только уже в последние десятилетия с помощью радиолокационных наблюдений смогли увидеть мощные вулканы, мощную планетную динамику, парниковые эффекты, которые там идут.

Однако, если решать задачи территориальных и ресурсных интересов человечества, прогнозировать, что возможное расширение границ Солнца несет риск уничтожения ближайших планет, нам целесообразно исследовать планеты, расположенные подальше от Солнца, например Марс.

Следующая планета, находящаяся рядом с Землей – Марс (слайд 18). Это последняя планета «теплой группы». Следующие планеты «ледяной группы», вероятно, надо исследовать только автоматами, пилотируемая космонавтика вряд ли это сможет сделать. Имеющаяся в нашем распоряжении энергетика позволила нам сегодня освоить скорости до второй космической. Напомню, первая – 7,8 км/с, позволяет преодолеть земную гравитацию и зафиксироваться на околоземной орбите. Впервые обосновал эту скорость и огласил ее на своей лекции Исаак Ньютон в 1687 году. Но так как доступная и эффективная энергетика того времени была пороховая, то естественной была мысль сделать мощную пушку, затащить ее на высокую гору и выстрелить вверх ядром, которое сможет преодолеет скорость 7,8 км/с. Но оказалось, что пороховой заряд оказался на столько велик, что ни один существующий тогда материал не выдержит этого взрывного горения… Потребовалось еще 270 лет, чтобы гений Сергея Павловича Королева, использовавший лучшие достижения немецких инженеров, смог создать соответствующую отечественную ракетно-космическую технику и мы смогли в 1957 году преодолеть земное притяжение и начать освоение космоса. Благодаря этим работам смогли первыми достичь Марс. Давление на планете оказалось примерно в 100 раз меньше нашего, земного. Температура на полюсах –150, на экваторе +25 градусов Цельсия. Атмосфера углекислотная. На поверхности планеты на глубине менее 1 метра много замерзшей воды, а на полюсах лед на поверхности. Если говорить о будущем и дорожной карте освоения космоса, то с нашей сегодняшней энергетикой достижимая цель Марс. Но отработать необходимые технологии, которые нам потребуются при дальнейшем освоении космоса, мы должны на Луне (слайд 19).

Что такое световой год?

Световым годом называют расстояние в 9460 млрд. км. Именно такой путь проходит свет за год, двигаясь с постоянной скоростью 300000 км/с.

А далеко ли до Луны?

Луна – наша соседка. Расстояние до нее в ближайшей к Земле точке орбиты составляет 356410 км. Максимальное удаление Луны от Земли – 406697 км. Расстояние вычислили по времени, которое потребовалось лазерному лучу, чтобы достичь Луны и вернуться обратно, отразившись от зеркал, оставленных на поверхности Луны американскими астронавтами и советскими лунными аппаратами.

Что такое парсек?

Парсек равен 3,26 светового года. В парсеках измеряются параллаксные расстояния, то есть расстояния, вычисленные геометрически по мельчайшим сдвигам видимого положения звезды при движении Земли вокруг Солнца.

Какую самую далекую звезду можно увидеть?

Самые удаленные космические объекты, которые можно наблюдать с Земли, – квазары. Они находятся на расстоянии 13 млрд. световых лет от Земли.

Удаляются ли звезды?

Исследования красного смещения показывают, что все галактики удаляются от нашей. Чем дальше, тем быстрее они движутся. Наиболее далекие галактики движутся практически со скоростью света.

Как впервые измерили расстояние до Солнца?

В 1672 г. два астронома – Кассини во Франции и Рихер в Гвиане – отметили точное положение Марса на небе. Они рассчитали расстояние до Марса по небольшой разнице между этими двумя измерениями. А затем ученые с помощью элементарной геометрии вычислили расстояние от Земли до Солнца. Величина, полученная Кассини, оказалась заниженной на 7%.

Каково расстояние до ближайшей звезды?

Ближайшая к Солнечной системе звезда – Проксима Центавра, расстояние до нее составляет 4,3 светового года, или 40 трлн. км.

Как астрономы измеряют расстояния?

Расстояния до близлежащих звезд определяют с помощью параллакса. Расстояния до среднеудаленных от Земли звезд измеряют по звездам, яркость которых известна. Чем более тусклой звезда кажется с Земли по сравнению с тем, насколько яркой она должна быть, тем дальше она удалена.

Вверх ▲ — Отзывы читателей (35) — Написать отзыв ▼ — Версия для печати

Скажите, почему один световой год — 9460 млрд. км., а ближайшая звезда в 4,3 световых годах нахлдится на расстоянии в 40 трлн. км. Вед. 9460 млрд. умножить на 4.3 будет равно 40 млрд.км. Где ошибка?

"Скажите, почему один световой год — 9460 млрд. км., а ближайшая звезда в 4,3 световых годах нахлдится на расстоянии в 40 трлн. км. Вед. 9460 млрд. умножить на 4.3 будет равно 40 млрд.км. Где ошибка?"
Купите пацану очки и калькулятор — хай поприкалывается, тоже мне Перельман начинающий...

Всё, что организует мозги в нужном направлении, — достойно похвалы.
Однако, на мой взгляд, слишком всё упрощено, и тот, кто случайно поинтересовался
темой, будет думать, что вопрос на этом исчерпан. Нужен хотя бы намёк на "продолжение"...

Инопланетян нет! Иначе откуда они могли бы прилететь, ведь ближайшая звезда так далеко?!!

Инопланетяне есть, они на Луне живут

Расстояние между Землей и Солнцем колеблется от 147 до 152 млн. км. Его удалось очень точно измерить с помощью радаров

Для Эжен: Погрешность всего-то каких-то 5 миллионов километров — потому что земля по элипсу движется. от 147 (в ближней точке) до 152 (в дальней точке).
В школе учится надо было

Давайте выпьем за наше светлое будущее!!!

За сколько солнечный свет долетает от Солнца до Земли

А от Земли до плутона радиосигнал за 5 часов распространяется и обратно 5. Прикиньте — как туда звонить?

вот тут у Вас весело!!!

Помогите, пожалуйста разобраться....как думаете, можно ли составлять карты в 1:2000 масштабе по данным снимка, сделанным с камеры разрешением 2860 пикселей, установленной на космическом аппарате, летающим на высоте 500 м от Земли?

Папа не очень силен в математике, да и с русским у него не лады... Скажите, а какое расстояние землья пролетает вокруг солнца и самое интересное, с какой скоростью?

Мне кажется Максим ты ошибаешься. Papamashas наверно имел ввиду длину орбиты Земли, поэтому надо если предположить что орбита не эллипсная, а круглая можно её подсчитать по формуле длины окружности С=2пR. Итого 942 000 000 км (ну примерно тоже самое)

А давайте разведем костер и допытаемся правды?

Такое ощущение что я твой друг... я тоже самое другу говорил... мне кажется что я врать не буду...=) хотя кто меня знает 500, конечно, скорее всего км, но насчет парашютистов ты загнул(а). Тут метрами высота измеряется. :-)))

энштейны,в солнце врезалась комета,по вспышке судить,большая.
за какое время взрывная волна со всеми вытекающими достигнет нашей крыши???

а. е. — это, вероятно, астрономическая единица

Движение Луны, блестяще исследованное Лапласом, явилось неисчерпаемым источником для извлечения самых неожиданных результатов, касавшихся не только других небесных тел, но и самой Земли. Выводы Лапласа, даже при кратком знакомстве с ними, представляют собой прекрасный пример плодовитости и поразительной интуиции их автора.

Каково расстояние от Земли до Солнца - вот вопрос, которым задавалось человечество уже с первых шагов развития цивилизации. Знание этого расстояния играет особенно важную роль, потому что при помощи третьего закона Кеплера все расстояния в Солнечной системе можно выразить через расстояние Земля - Солнце (так называемая астрономическая единица).

До Лапласа наиболее точным методом определения расстояния до Солнца считались наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца. Этот метод был предложен Галлеем, и заключается он в следующем. Путь Венеры вокруг Солнца целиком ^расположен внутри земной орбиты, и потому эта планета по временам, оказываясь как раз между Солнцем и Землей, проектируется на солнечный диск в виде маленького черного кружка. Когда она проходит между Землей и Солнцем, то видно, как планета пересекает солнечный диск. Такие прохождения Венеры по диску Солнца не из всех мест Земли видны одинаково хорошо, но и сам видимый путь Венеры на солнечном диске оказывается различным для наблюдателей, находящихся в разных точках Земли. Расстояние между двумя наблюдателями на Земле называется в этом случае базисом, и чем он больше, тем больше кажущееся смещение видимого пути Венеры на диске Солнца. Его называют параллактическим смещением. Зная длину базиса и величину этого смещения, можно вычислить расстояние от Земли до Венеры, а затем по третьему закону Кеплера найти и величину астрономической единицы.

К сожалению, прохождения Венеры по диску Солнца случаются очень редко. Например, они наблюдались в 1631 и 1639 годах, а затем лишь в 1761 и 1769 годах - в годы ранней молодости Лапласа. Следующие прохождения должны были случиться только в 1874 и 1882 годах. В нашем столетии это явление вовсе не будет наблюдаться.

Понятное дело, астрономы всячески готовились к наблюдениям прохождения Венеры по методу, на который Галлей возлагал большие надежды. Поскольку знание расстояния от Земли до Солнца необходимо для решения ряда практических задач астрономии, правительства не жалели денег на организацию далеких и трудных экспедиций. В 1761 г. для наблюдения упомянутого явления с концов возможно большего базиса экспедиции ученых отправились, с большим риском и затратами, в Тобольск, на остров Св. Елены, на мыс Доброй Надежды, в Индию; кроме того, повсеместно производились наблюдения из различных мест Европы. Физические явления при этом прохождении наблюдал и Ломоносов (в Петербурге), впервые доказавший при этом, что Венера, подобно Земле, окружена атмосферой. Результаты астрометрических наблюдений оказались в ряде случаев противоречивыми, поэтому прохождению 1769 г. было уделено еще больше внимания.

Некоторое представление о трудностях, с которыми были сопряжены эти экспедиции, дают следующие примеры.

Верона, посланный в Индию для первого наблюдения, умер по дороге, не доехав до места назначения. Война, расстроив правильные пути сообщения, помешала Лежантилю и Мазону добраться до Индии вовремя. Лежантиль опоздал и высадился на сушу, когда явление уже закончилось. Путешествия были так трудны, что, по рассказу Лапласа, Лежантиль остался в Индии готовиться к наблюдениям следующего прохождения Венеры, до которого оставалось восемь лет. Желанный день настал, погода радовала наблюдателя, но в самый момент начала прохождения случайное облачко закрыло Солнце, и плоды многолетней подготовки пропали даром. Пропавшего без вести ученого считали во Франции уже мертвецом и справили по нему гражданскую панихиду. С похоронами поторопились, хотя и ненамного. Расстроенный своим неуспехом и измученный трудной дорогой, Лежантиль умер вскоре после возвращения на родину.

Лаплас подошел к проблеме с другого, неожиданного конца и определил расстояние от Земли до Солнца без всяких экспедиций, не выходя из своего кабинета.

Знаток лунного движения, он понял, что обычные наблюдения за движением Луны определяют величину возмущений, которым оно подвержено. Небесная механика дает теоретическую связь этих возмущений, главной причиной которых является Солнце, с расстоянием Луны от этого светила. Таким образом, расстояние системы Земля - Луна от Солнца, от которого зависит величина возмущений, может быть вычислено теоретически. Лаплас его и вычислил. Его результат был не хуже, чем результаты, полученные ценой дорогих экспедиций и многолетней кропотливой обработки наблюдений.

Впоследствии, пользуясь открытием новых небесных тел, подходящих к Земле ближе, чем Венера, астрономы нашли и другие точные способы определения расстояний до Солнца.

Точность способа, связанного с наблюдением прохождения Венеры по диску Солнца, оказалась гораздо ниже ожидаемой из-за того, что между краем Солнца и Венерой показывалась «черная капля»: края Солнца и Венеры на некоторое время как бы слипались. Это оптическое явление объясняли по-разному, но оно существовало и мешало регистрации момента касания двух дисков - черного (Венера) и ослепительно яркого (Солнце).

Новый, радиолокационный метод определения межпланетных расстояний по времени прохождения радиосигнала впервые был применен для определения расстояния Луны от Земли в СССР в 1946 г. Через 15 лет повышение мощности радиосигналов позволило определить расстояние до Венеры, а затем и до других планет с небывалой точностью. Методом радиолокации исследуется теперь вращение планет и измеряется диаметр кометных ядер, неуловимый оптически из-за их малости. Среднее расстояние от Земли до Солнца теперь установлено радиометодами с точностью около 1 км.

> > >

Вращение планеты Земля вокруг Солнца: определение расстояния от звезды к третьей планете в километрах по эллиптической орбите с фото и примерами исследований.

Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 млн. км. Но это средний показатель, потому что эллиптический маршрут периодически приближает нас на 147 млн. км, а также отдаляет на 152 млн. км.

Не стоит забывать, что Солнечная система огромна, поэтому подобные цифры не должны вас шокировать. Среднее расстояние от планеты Земля к Солнцу именуют астрономической единицей, в которую переводят более крупные удаленности. Допустим Плутон отдален на 5.87 млрд. км, что переводится в удобные 39 а.е.

Как измерить расстояние от Земли до Солнца?

Четкие цифры появились только в последнее несколько веков, потому что ранее не обладали всеми необходимыми переменными для вычисления. В Древней Греции пробовали определять по длине тени или путем сравнения лунных размеров и ее орбитального пути.

Главным толчком в решение вопроса каково расстояние от Земли до Солнца стал обзор Венеры, когда она прошла перед Солнцем. Это редкий момент, который называют транзитом и случается дважды за 108 лет. Вычисления проводились при событиях 1761 и 1769 гг. Ученых специально разослали в различные уголки планеты, чтобы провести полномасштабное исследование.

Геометрия подсказала, как именно рассчитать дистанцию при вращении Земли вокруг Солнца. Первые данные показывали удаленность, которая в 24000 раз превосходила радиус Земли. И это удивительно, ведь реальный показатель расстояния превышает радиус в 23455 раз.

Сейчас мы располагаем радиолокационными и лазерными импульсами. Просто отправляете луч к Меркурию и засекаете время, за которое он вернется обратно. Нам известен показатель световой скорости, поэтому дальше уже дело вычисления.

Астрономия важна, потому что помогла обрести свое место во Вселенной. Все-таки интересно решать эти космические головоломки и по кусочку собирать мир, в котором мы живем.