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天文单位

天文单位(缩写的标准符号为AU,也写成au、a.u.或ua)是天文学上的长度单位,曾以地球太阳的平均距离定义。2012年8月,在中国北京举行的国际天文学大会(IAU)第28届全体会议上,天文学家以无记名投票的方式,把天文单位固定为149,597,870,700米[1]。新的天文单位以米来定义,而米的定义来源于真空中的光速,也就是说,天文单位现在不再与地球与太阳的实际距离挂钩,而且也不再受时间变化的影响(虽然天文单位最初的来源就是日地平均距离)。

国际计量局建议的缩写符号是ua,但英语系的国家最常用的仍是AU,国际天文联合会则推荐au,同时国际标准ISO 31-1也使用AU,后来的国际标准ISO 80000-3:2006又改成了ua。通常,大写字母仅用于使用科学家的名字命名的单位符号,而au或a.u.也可以是原子单位或是任意单位;但是AU被广泛的地区使用作为天文单位的符号。以1天文单位距离的值为单位的天文常数的值会以符号A标示。

目录

历史

一篇中国数学论文,周髀算经(大约在公元前一世纪)显示了如何利用几何学计算出太阳的距离:假设地球是平坦的,使用相距1000华里的三个地点,测量在正午的日影长度[2]

在公元2世纪,托勒密估计太阳的平均距离是地球半径的1210倍。

使用

根据定义,天文单位是依赖日心重力常数,这是由重力常数G和太阳质量M☉产生的。然而,无论是G或M☉在国际单位制(SI)中都没有精确的测量值,但是由它们推导出的值已经从行星的相对位置精确的得知(从牛顿万有引力角度表示的开普勒第三定律)。只有星历表这项产品需要计算行星的位置,这解释了为何星历表要使用天文单位而不使用国际单位制。

星历表的计算也需要考虑到广义相对论的效应。特别的是,在地球表面上的时间间隔测量(地球时,TT)与行星的运动相比较并不是常数:当与"行星秒"比较时,地球时的秒在北半球冬天比北半球的夏天长(传统的测量是质心动力时,TDB)。这是因为地球与太阳的距离不是固定的(它在0.983 289 8912天文单位和1.016 710 3335天文单位之间变化),并且当地球靠近太阳(近日点)时,太阳的重力场也比较强,同时地球也以比较快的速度在轨道路径上移动。如同米的定义来自时间的秒,对所有的观测者是恒定不变的光速,在与行星尺的长度比较时,地球尺的长度似乎有周期性的变化。

米被定义为固有长度(原长度)的单位,但是国际度量单位制(SI)并未在矩阵张量中确认它。事实上,国际计量委员会(CIPM)注意到“此定义只适用于一个足够小的空间尺度中,小到重力场不均匀性的影响可以忽略”。因此,在太阳系范围内的距离测量,米是未经定义的。1976年对天文单位的定义是不完整的,特别是因为它没有特定的参考坐标系可以在这段时间测量,事实证明仍可以用在星历表的计算:提出一个更全面的定义,可以在广义相对论内提出。

视频

天文单位 相关视频

丈量太阳系——一天文单位
01 太阳、地球、天文单位的尺度

参考文献

  1. 太阳光到达地球需要多久?,新浪,2019-05-05
  2. 天文单位的重新定义,豆瓣 , 2012-10-17