عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع الكون ، فنحن البشر نحب أن نضع الأشياء بعبارات مألوفة. عند فحص الكواكب الخارجية ، نقوم بتصنيفها بناءً على تشابهها مع الكواكب في نظامنا الشمسي - أي الأرض العملاقة أو الغازية أو حجم الأرض أو حجم المشتري أو حجم نبتون ، وما إلى ذلك. وعند قياس المسافات الفلكية ، نقوم بعمل الكثير نفسه.
على سبيل المثال ، تُعرف إحدى الوحدات الأكثر استخدامًا لقياس المسافات عبر الفضاء باسم الوحدة الفلكية (AU). استنادًا إلى المسافة بين الأرض والشمس ، تسمح هذه الوحدة لعلماء الفلك بتمييز المسافات الشاسعة بين الكواكب الشمسية والشمس ، وبين الكواكب خارج الطاقة الشمسية ونجومهم.
تعريف:
وفقًا للاتفاقية الفلكية الحالية ، فإن وحدة فلكية واحدة تعادل 149،597،870.7 كيلومترًا (أو 92،955،807 ميلًا). ومع ذلك ، هذا هو متوسط المسافة بين الأرض والشمس ، لأن هذه المسافة عرضة للتغيير خلال الفترة المدارية للأرض. وبعبارة أخرى ، تختلف المسافة بين الأرض والشمس على مدار عام واحد.
على مدار عام ، تنتقل الأرض من مسافة 147.095.000 كيلومتر (91.401.000 ميل) من الشمس عند الحضيض (أقرب نقطة) إلى 152.100.000 كم (94.500.000 ميل) في الأوج (أقصى نقطة) - أو من مسافة 0.983 AUs إلى 1.016 AUs.
تاريخ التنمية:
يعود أقدم مثال مسجل لعلماء الفلك الذين يقدرون المسافة بين الأرض والشمس إلى العصور القديمة الكلاسيكية. في عمل القرن الثالث قبل الميلاد ، على أحجام ومسافات الشمس والقمر - والتي تُنسب إلى عالم الرياضيات اليوناني أريستارخوس ساموس - قُدرت المسافة بين 18 و 20 ضعف المسافة بين الأرض والقمر.
ومع ذلك ، فإن أرخميدس المعاصر ، في عمله في القرن الثالث قبل الميلاد ساندريكونر ، زعم أيضًا أن أريستارخوس من ساموس وضع مسافة 10000 ضعف نصف قطر الأرض. اعتمادًا على القيم الخاصة بأي مجموعة من التقديرات ، تم إيقاف تشغيل Aristarchus بمعامل يبلغ حوالي 2 (في حالة نصف قطر الأرض) إلى 20 (المسافة بين الأرض والقمر).
أقدم نص رياضي صيني - أطروحة القرن الأول قبل الميلاد المعروفة باسم Zhoubi Suanjing- يحتوي أيضًا على تقدير للمسافة بين الأرض والشمس. وفقًا للرسالة المجهولة ، يمكن حساب المسافة عن طريق إجراء قياسات هندسية لطول الظلال الظهيرة التي تم إنشاؤها بواسطة كائنات متباعدة على مسافات محددة. ومع ذلك ، استندت الحسابات إلى فكرة أن الأرض مسطحة.
اعتمد عالم الرياضيات والفلكي الشهير بطليموس في القرن الثاني الميلادي على الحسابات المثلثية للتوصل إلى تقدير المسافة الذي يعادل 1210 ضعف نصف قطر الأرض. باستخدام سجلات خسوف القمر ، قدر القطر الظاهر للقمر ، وكذلك القطر الظاهر لمخروط الظل للأرض الذي اجتازه القمر خلال خسوف القمر.
باستخدام اختلاف المنظر في القمر ، قام أيضًا بحساب الأحجام الظاهرة للشمس والقمر وخلص إلى أن قطر الشمس كان مساوياً لقطر القمر عندما كان الأخير عند أقصى مسافة من الأرض. من هذا ، وصل بطليموس إلى نسبة من الطاقة الشمسية إلى المسافة القمرية ما يقرب من 19 إلى 1 ، وهو نفس الرقم المستمد من أريستارخوس.
للألف سنة القادمة ، ستظل تقديرات بطليموس لمسافة الأرض-الشمس (مثل معظم تعاليمه الفلكية) شريعة بين علماء الفلك الأوروبيين والإسلاميين في العصور الوسطى. لم يكن حتى القرن السابع عشر بدأ الفلكيون بإعادة النظر في حساباته ومراجعتها.
وقد أصبح ذلك ممكنًا بفضل اختراع التلسكوب ، وكذلك قوانين كيبلر الثلاثة لحركة الكواكب ، والتي ساعدت الفلكيين على حساب المسافات النسبية بين الكواكب والشمس بدقة أكبر. من خلال قياس المسافة بين الأرض والكواكب الشمسية الأخرى ، تمكن الفلكيون من إجراء قياسات المنظر للحصول على قيم أكثر دقة.
بحلول القرن التاسع عشر ، أدت تحديدات سرعة الضوء وثبات انحراف الضوء إلى أول قياس مباشر لمسافة الأرض-الشمس بالكيلومترات. بحلول عام 1903 ، تم استخدام مصطلح "الوحدة الفلكية" لأول مرة. وطوال القرن العشرين ، أصبحت القياسات دقيقة ومتطورة بشكل متزايد ، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى الملاحظات الدقيقة لتأثيرات نظرية النسبية لأينشتاين.
الاستخدام الحديث:
بحلول الستينيات ، أدى تطوير القياسات الرادارية المباشرة والقياس عن بعد واستكشاف النظام الشمسي باستخدام مجسات فضائية إلى قياسات دقيقة لمواقع الكواكب الداخلية والأشياء الأخرى. في عام 1976 ، اعتمد الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) تعريفًا جديدًا خلال الجمعية العامة السادسة عشرة. كجزء من نظام الثوابت الفلكية ، ذكر التعريف الجديد:
"الوحدة الفلكية للطول هي الطول (أ) الذي يقيس فيه ثابت الجاذبية (ك) القيمة 0.01720209895 عندما تكون وحدات القياس هي الوحدات الفلكية للطول والكتلة والوقت. أبعاد k² هي أبعاد ثابت الجاذبية (G) ، أي L³M-1ت–2. يستخدم مصطلح "مسافة الوحدة" أيضًا للطول A. "
استجابة لتطوير قياسات شديدة الدقة ، قررت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) تعديل النظام الدولي للوحدات (SI) في عام 1983. وانسجاما مع ذلك ، أعادوا تعريف العداد المراد قياسه من حيث سرعة الضوء في الفراغ.
ومع ذلك ، بحلول عام 2012 ، قرر الاتحاد الفلكي الدولي أن معادلة النسبية جعلت قياس وحدات AUs معقدة للغاية ، وأعادت تعريف الوحدة الفلكية من حيث الأمتار. وفقًا لذلك ، فإن وحدة AU واحدة تساوي 149597870.7 كم بالضبط (92.955807 مليون ميل) ، 499 ثانية ضوئية ، 4.8481368 × 10-6 بارسيك ، أو 15.812507 × 10-6 سنة ضوئية.
اليوم ، يُستخدم الاتحاد الإفريقي عادة لقياس المسافات وإنشاء نماذج رقمية للنظام الشمسي. يتم استخدامه أيضًا عند قياس أنظمة الطاقة الشمسية الإضافية ، وحساب مدى السحب الكواكب الأولية أو المسافة بين الكواكب خارج الطاقة الشمسية ونجمها الأم. عند قياس المسافات بين النجوم ، تكون وحدات AUs صغيرة جدًا بحيث لا تقدم قياسات ملائمة. على هذا النحو ، يتم الاعتماد على وحدات أخرى - مثل بارسيك وسنة الضوء.
الكون مكان ضخم ، ويقيس حتى الزاوية الصغيرة منه بعض النتائج المذهلة. ولكن كما هو الحال دائمًا ، نفضل التعبير عنها بطرق مترابطة ومألوفة.
لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول المسافات في النظام الشمسي هنا في مجلة الفضاء. إليكم كم تبعد الكواكب عن الشمس؟ ، كم يبعد الزئبق عن الشمس؟ ، كم تبعد الزهرة عن الشمس؟ ، كم تبعد الأرض عن الشمس؟ ، كم يبعد كوكب المريخ عن الشمس؟ جوبيتر من الشمس ؟، كم يبعد زحل عن الشمس؟ ، كم يبعد أورانوس عن الشمس؟ ، كم يبعد نبتون عن الشمس؟ ، كم يبعد بلوتو عن الشمس؟
إذا كنت ترغب في مزيد من المعلومات حول مدار الأرض ، فراجع صفحة استكشاف النظام الشمسي التابعة لوكالة ناسا.
لقد سجلنا أيضًا حلقة من علم الفلك المصممة لقياس المسافات في علم الفلك. استمع هنا ، الحلقة 10: قياس المسافة في الكون.
مصادر:
- وكالة ناسا: برنامج الأجسام القريبة من الأرض - الوحدة الفلكية (AU)
- EarthSky - ما هي الوحدة الفلكية؟
- Cool Cosmos - الوحدة الفلكية
- ويكيبيديا - الوحدة الفلكية
