Где начинается граница космоса? Сколько до километров до космоса – Расстояния в космосе. Ближайшие к нам звезды и объекты На каком расстоянии от земли начинается космос

Граница между атмосферой Земли и космосом проходит по линии Кармана, на высоте 100 км над уровнем моря.

Космос совсем рядом, осознаете?

Итак, атмосфера. Воздушный океан, который плещется у нас над головой, а мы живем на самом его дне. Иначе говоря, газовая оболочка, вращающаяся вместе с Землей, наша колыбель и защита от разрушительного ультрафиолетового излучения. Вот как это выглядит схематично:

Тропосфера. Простирается до высоты 6-10 км в полярных широтах, и 16-20 км в тропиках. Зимой граница ниже, чем летом. Температура с высотой падает на 0.65°C каждые 100 метров. В тропосфере находится 80% общей массы атмосферного воздуха. Здесь, на высоте 9-12 км, летают пассажирские самолеты . Тропосфера отделена от стратосферы озоновым слоем, который служит щитом, защищающим Землю от разрушительного ультрафиолетового излучения (поглощает 98% УФ-лучей). За озоновым слоем жизни нет.

Стратосфера. От озонового слоя до высоты 50 км. Температура продолжает падать, и, на высоте 40 км, достигает 0°C. Следующие 15 км температура не меняется (стратопауза). Здесь могут летать метеозонды и *.

Мезосфера. Простирается до высоты 80-90 км. Температура падает до -70°C. В мезосфере сгорают метеоры , на несколько секунд оставляя светящийся след на ночном небе. Мезосфера слишком разрежена для самолетов, но, в то же время, слишком плотна для полетов искусственных спутников. Из всех слоев атмосферы она самая недоступная и малоизученная, поэтому ее называют “мертвой зоной”. На высоте 100 км проходит линия Кармана, за которой начинается открытый космос. На этом официально заканчивается авиация и начинается космонавтика. Кстати, линия Кармана юридически считается верхней границей расположенных внизу стран.

Термосфера. Оставив позади условно проведенную линию Кармана выходим в космос. Воздух становится еще более разреженным, поэтому полеты тут возможны только по баллистическим траекториям. Температура колеблется от -70 до 1500°C, солнечная радиация и космическое излучение ионизируют воздух. На северном и южном полюсах планеты частицы солнечного ветра, попадая в этот слой, вызывают , видимые в низких широтах Земли. Здесь же, на высоте 150-500 км летают наши спутники и космические корабли , а чуть выше (550 км над Землей) – прекрасный и неподражаемый (кстати, люди поднимались к нему пять раз, т.к. телескоп периодически требовал ремонта и технического обслуживания).

Термосфера простирается до высоты 690 км, дальше начинается экзосфера.

Экзосфера. Это внешняя, рассеянная часть термосферы. Состоит из ионов газа, улетающих в космическое пространство, т.к. сила притяжения Земли больше на них не действует. Экзосферу планеты также называют “короной”. “Корона” Земли имеет высоту до 200 000 км, это примерно половина расстояния от Земли до Луны. В экзосфере могут летать только беспилотные спутники .

*Стратостат – аэростат для полетов в стратосферу. Рекордная высота подъема стратостата с экипажем на борту на сегодня составляет 19 км. Полет стратостата “СССР” с экипажем из 3-х человек состоялся 30 сентября 1933 года.

**Перигей – ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела (естественного или искусственного спутника)
***Апогей – наиболее отдаленная от Земли точка орбиты небесного тела

Научно определенное расстояние от Земли до космоса, например, в км (километрах) – это примерно то же самое, что и дистанция от поверхности планеты до края ее атмосферы, где начинается вселенский космический вакуум. Самой большой высоты за всю историю попыток человечества проникнуть в космос до 70-х годов достиг корабль «Джемини-11», и это составляло 1372 км. Но это был еще не тот вожделенный барьер и даже не десятая, а только сотая часть необходимого расстояния от Земли.

Что такое космос

Расстояние от космоса до Земли – это длинный путь, окончание которого будет достигнуто при пересечении линии земной атмосферы и вступлении в пустое пространство. Оно начинается вокруг любой планеты, когда заканчиваются ее защитные слои.

В представлении древнегреческих астрономов космос должен был находиться как раз там, где были обозначены границы околоземного пространства, наполненного воздухом.

Геоцентрическая система располагала Землю в центре вселенной, и укутывавший ее вакуум был непременной составляющей мирового порядка.

Следует отметить некоторые факты:

1. Космос начинался с окончания атмосферы, и в этом плане ничего не изменилось. Современная наука считает, что расстояние до открытого космоса – это примерно на границе атмосферных слоев. Но даже и в этом вопросе нет окончательного мнения.
2. Юридически проблема была разрешена довольно просто. Международная авиационная федерация сделала линию Кармана одновременно верхней границей расположенного внизу государства и линией разграничения атмосферы и космического пространства. Кстати, космическое пространство – это интересный оксюморон, объединяющий два несовместимых понятия – бесконечный Космос и ограниченное расстояние между определенными объектами.
3. Для представителей МАФ не существовало никакой дилеммы в том, что именно считать космосом. Поскольку на этой высоте для полета требуется первая космическая скорость, значит, и высота в 100 километров определяет, на каком расстоянии от Земли начинается космос. В некомпетентных источниках так и пишут, а слабо разбирающиеся в астрономических терминах средства массовой информации сообщают о героических выходах в открытый космос стратонавтов или астронавтов, работающих на МКС.

Схема движения Земли

Расстояние от планеты до космоса и МКС

Международная космическая станция, перманентно находящаяся от земной поверхности на дистанции в диапазоне от 353 до 400 км, тоже находится не в космическом пространстве. Любой ученый, обладающий научными знаниями об атмосфере, скажет, что даже 400 км – это все еще разреженная земная атмосфера, точнее сказать, термосфера. А дальше имеется еще экзосфера, протяженность которой составляет 10 тысяч километров.

Космическая станция

МКС дала НАСА основания установить границу космоса на высоте 122 км. Поскольку именно здесь корабль может маневрировать только с использованием ракетного двигателя, а обычные способы здесь уже не работают.

Читайте также: На каком расстоянии находится МКС от Земли: километры до космической станции

Есть и совсем нелепые попытки. Например, установить для начала космоса расстояние в 8 км, на том основании, что именно здесь начинают сгорать метеоры, попадающие в земную атмосферу.

Не дает на этот вопрос определенного ответа и Википедия. Есть, например, такое понятие, как начало космоса для организма человека. Это приблизительно 19 километров, когда в человеческом теле закипают биологические жидкости при абсолютно нормальной температуре внутри. Это связано с запредельным понижением атмосферного давления.

Стыковка на орбите

Значение слова

Если рассказывать о том, какое значение может быть у этого термина, то следует вспомнить о философском определении, которое подразумевает определенный порядок мирового устройства. Обращаясь к пониманию древних ученых и воспринимая термин «космос» как пространство вокруг центра мира, вообще нет смысла спорить о том, на каком расстоянии он находится, потому что это все область вокруг Земли.

Звездное небо

Научное определение гласит, что это незаполненное пространство вне пределов атмосферы. Значит, решение задачи, на каком расстоянии он находится, состоит не в технических возможностях шаттла и не в закипании жидкостей в человеке, а на тех пределах, где начинается открытый простор и полное отсутствие атмосферы.

Существование условных линий, даже определенных авторитетными земными организациями, не означает, что именно это расстояние от поверхности Земли и есть реальная дистанция до пространства, которым заполнены безбрежные и бесконечные или ограниченные участки между атмосферами небесных тел:

• 100 км – граница атмосферного слоя, который способен отражать радиоволны. В некоторых кругах его принято считать границей между ближним космосом и земной атмосферой;
• на официальном разграничении начинается линия Кармана, где для преодоления расстояний требуется первая космическая скорость;
• зарегистрированная почти сто лет назад граница атмосферы определялась исследователями в 320 км. Поводом к этому стало открытие слоя Эплтона – окончания ионосферы;
• в 1950 году зарегистрированной границей атмосферы стала отметка в 1300 км. И если судить по этому параметру, то точное расстояние – именно 1300 км, но «Джемини-11», достигший высоты в 1372 км, поставил под сомнение и эту цифру;
• в начале прошлого столетия предполагаемым пределом атмосферы считались 80 тыс. км, и это было почти правильно, потому что именно на этой дальности начинается интенсивное действие Солнца на экзосферу;
• на расстоянии в 90 тысяч км или 90000000 метров находится ударная волна, в которой происходит встреча солнечного ветра и земной магнитосферы.

Дистанции от Солнца до планет

Остается только определиться, какую именно цифру принять за данность.

И таким образом решить вопрос о максимальном расстоянии до космоса. Появление магнитного поля Земли, оказывается, сделало этот предмет для рассуждений вариативным – от 100 до 120 тысяч километров, потому что этот участок варьируется именно в таких пределах.

Читайте также: Расстояние от Земли до Сатурна в км: сколько километров между ними

Если не привязывать его к определенным обстоятельствам и процессам во Вселенной, то удаленность до крайнего космоса можно смело считать окончанием атмосферы на высоте 144000 километров.

Солнечный свет

Примерное определение

Пока у человечества нет видео (снятого с космического спутника или корабля), которое позволило бы с точностью измерить, сколько километров в действительности составляет земная атмосфера. Ведь именно ее окончание и становится началом космического пространства. Сложность процесса измерения заключается в том, что во Вселенной нет стабильности.

Эволюция звёзд

Она постоянно движется, подчиняясь законам вращения, тяготения, происходящим реакциям и трансформациям. Разглядывая фото, сделанные с помощью сверхмощных телескопов, можно наблюдать весьма интересные явления.

Состояние земной атмосферы зависит от звезды, вокруг которой она вращается. Экзосфера, или геокорона – это тоже часть земной оболочки, хоть она и состоит, предположительно, только из атомов водорода.

Считается, что она продолжается до половины пути с Земли на Луну, а это составляет 190 тыс. км. Данное расстояние увеличивается за счет роста термосферы. Подобное явление можно наблюдать в периоды высокой солнечной активности. При увеличении толщины термосферы растет и удаленность от земной поверхности экзосферы.

Формула для определения расстояний от Земли до планет

Определяя это расстояние, следует помнить, что при солнечной активности верхний слой может уплотниться почти на 40 тыс. км. А там, где Солнца в данный момент нет, растянуться намного больше и варьироваться от 50 диаметров земли (600 тыс. км) до 100 диаметров (в два раза больше).

Расстояние от поверхности Земли до космоса: официально

Поверхность Земли

Здесь аргументация еще проще: нет силы тяготения – нет атмосферы, которая удерживается ею. А значит, это и есть межпланетное пространство. В научном определении космоса это и есть то самое место, где он присутствует между небесными телами и планетами.

Границы

Чёткой границы не существует, потому что атмосфера разрежается постепенно по мере удаления от земной поверхности, и до сих пор нет единого мнения, что считать фактором начала космоса. Если бы температура была постоянной, то давление бы изменялось по экспоненциальному закону от 100 кПа на уровне моря до нуля. Международная авиационная федерация в качестве рабочей границы между атмосферой и космосом установила высоту в 100 км (линия Кармана), потому что на этой высоте для создания подъёмной аэродинамической силы необходимо, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью , из-за чего теряется смысл авиаполёта .

Солнечная система

В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд - примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.

Журнал «Aviation Week and Space Technology» 13 февраля 1995 г. опубликовал письмо, в котором рассказывалось об инциденте, произошедшем 16 августа 1960 года во время подъёма стратостата с открытой гондолой на высоту 19,5 миль для совершения рекордного прыжка с парашютом (Проект «Эксельсиор»). Правая рука пилота оказалась разгерметизирована, однако он решил продолжить подъём. Рука, как и можно было ожидать, испытывала крайне болезненные ощущения, и ею нельзя было пользоваться. Однако при возвращении пилота в более плотные слои атмосферы состояние руки вернулось в норму.

Границы на пути к космосу

• Уровень моря - 101,3 кПа (1 атм .; 760 мм рт. ст;) атмосферного давления .
• 4,7 км - МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров.
• 5,0 км - 50% от атмосферного давления на уровне моря.
• 5,3 км - половина всей массы атмосферы лежит ниже этой высоты.
• 6 км - граница постоянного обитания человека.
• 7 км - граница приспособляемости к длительному пребыванию.
• 8,2 км - граница смерти.
• 8,848 км - высочайшая точка Земли гора Эверест - предел доступности пешком.
• 9 км - предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом.
• 12 км - дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в космосе (одинаковое время потери сознания ~10-20 с); предел кратковременного дыхания чистым кислородом; потолок дозвуковых пассажирских лайнеров.
• 15 км - дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе.
• 16 км - при нахождении в высотном костюме в кабине нужно дополнительное давление. Над головой осталось 10 % атмосферы.
• 10-18 км - граница между тропосферой и стратосферой на разных широтах (тропопауза).
• 19 км - яркость тёмно-фиолетового неба в зените 5% от яркости чистого синего неба на уровне моря (74,3-75 против 1500 свечей на м² ), днём могут быть видны самые яркие звёзды и планеты.
• 19,3 км - начало космоса для организма человека - закипание воды при температуре человеческого тела. Внутренние телесные жидкости на этой высоте ещё не кипят, поскольку тело генерирует достаточно внутреннего давления, чтобы предотвратить этот эффект, но могут начать кипеть слюна и слёзы с образованием пены, набухать глаза.
• 20 км - верхняя граница биосферы : предел подъёма в атмосферу спор и бактерий воздушными потоками.
• 20 км - интенсивность первичной космической радиации начинает преобладать над вторичной (рождённой в атмосфере).
• 20 км - потолок тепловых аэростатов (монгольфьеров) (19 811 м) .
• 25 км - днём можно ориентироваться по ярким звёздам.
• 25-26 км - максимальная высота установившегося полёта существующих реактивных самолётов (практический потолок).
• 15-30 км - озоновый слой на разных широтах.
• 34,668 км - рекорд высоты для воздушного шара (стратостата), управляемого двумя стратонавтами.
• 35 км - начало космоса для воды или тройная точка воды : на этой высоте вода кипит при 0 °C, а выше не может находиться в жидком виде.
• 37,65 км - рекорд высоты существующих турбореактивных самолётов (динамический потолок).
• 38,48 км (52 000 шагов) - верхняя граница атмосферы в 11 веке : первое научное определение высоты атмосферы по продолжительности сумерек (араб. учёный Альгазен , 965-1039 гг.) .
• 39 км - рекорд высоты стратостата, управляемого человеком (Red Bull Stratos).
• 45 км - теоретический предел для прямоточного воздушно-реактивного самолёта.
• 48 км - атмосфера не ослабляет ультрафиолетовые лучи Солнца.
• 50 км - граница между стратосферой и мезосферой (стратопауза).
• 51,82 км - рекорд высоты для газового беспилотного аэростата .
• 55 км - атмосфера не воздействует на космическую радиацию.
• 70 км - верхняя граница атмосферы в 1714 г. по расчёту Эдмунда Холли (Галлея) на основе данных альпинистов, законе Бойля и наблюдений за метеорами .
• 80 км - граница между мезосферой и термосферой (мезопауза).
• 80,45 км (50 миль) - официальная высота границы космоса в США .
• 100 км - официальная международная граница между атмосферой и космосом - линия Кармана , определяющая границу между аэронавтикой и космонавтикой . Аэродинамические поверхности (крылья) начиная с этой высоты не имеют смысла, так как скорость полёта для создания подъёмной силы становится выше первой космической скорости и атмосферный летательный аппарат становится космическим спутником .
• 100 км - зарегистрированная граница атмосферы в 1902 г. : открытие отражающего радиоволны ионизированного слоя Кеннелли - Хевисайда 90-120 км.
• 118 км - переход от атмосферного ветра к потокам заряжённых частиц.
• 122 км (400 000 футов) - первые заметные проявления атмосферы во время возвращения на Землю с орбиты: набегающий воздух начинает разворачивать Спейс Шаттл носом по ходу движения.
• 120-130 км - спутник на круговой орбите с такой высотой сможет сделать не более одного оборота.
• 200 км - наиболее низкая возможная орбита с краткосрочной стабильностью (до нескольких дней).
• 320 км - зарегистрированная граница атмосферы в 1927 г. : открытие отражающего радиоволны слоя Эплтона .
• 350 км - наиболее низкая возможная орбита с долгосрочной стабильностью (до нескольких лет).
• 690 км - граница между термосферой и экзосферой .
• 1000-1100 км - максимальная высота полярных сияний , последнее видимое с поверхности Земли проявление атмосферы (но обычно хорошо заметные сияния происходят на высотах 90-400 км).
• 2000 км - атмосфера не оказывает воздействия на спутники и они могут существовать на орбите многие тысячелетия.
• 36 000 км - считавшийся в первой половине 20-го века теоретический предел существования атмосферы. Если бы вся атмосфера равномерно вращалась вместе с Землёй, то с этой высоты на экваторе центробежная сила вращения будет превосходить над притяжением и частички воздуха, вышедшие за эту границу, будут разлетаться в разные стороны.
• 930 000 км - радиус гравитационной сферы Земли и максимальная высота существования её спутников. Выше 930 000 км притяжение Солнца начинает преобладать и оно будет перетягивать поднявшиеся выше тела.
• 21 миллион км - на таком расстоянии практически исчезает гравитационное воздействие Земли .
• Несколько десятков миллиардов км - пределы дальнобойности солнечного ветра .
• 15-20 триллионов км - гравитационные границы Солнечной системы, максимальная дальность существования планет.

Условия для выхода на орбиту Земли

Для того, чтобы выйти на орбиту, тело должно достичь определённой скорости. Космические скорости для Земли:

• Первая космическая скорость - 7.910 км/с
• Вторая космическая скорость - 11.168 км/с
• Третья космическая скорость - 16.67 км/с
• Четвёртая космическая скорость - около 550 км/с

Если же какая-либо из скоростей будет меньше указаной, то тело не сможет выйти на орбиту. Первым, кто понял, что для достижения таких скоростей при использовании любого химического топлива нужна многоступенчатая ракета на жидком топливе, был Константин Эдуардович Циолковский .

См. также

Ссылки

• Галерея фотографий, полученных при помощи телескопа Хаббл (англ.)

Примечания

Вконтакте

Одноклассники

Известно, что за пределами земной атмосферы нет указателя, на котором написано «Добро пожаловать в космос». не заканчивается внезапно. Ее плотность уменьшается постепенно. Максимальная высота, при которой космический аппарат или другое любое тело считается вышедшим в космическое пространство установлена в 100 километрах от поверхности Земли.

Где начинается космос?

Можно ли снизить эту планку? Кто решает, где начинается космос? Компания Virgin Galactic и ее конкуренты в сфере космического туризма хотели бы уменьшить эту высоту. По современной классификации их суборбитальные полеты не считаются космическими. Снижение космической планки позволит им утверждать, что их клиенты побывали в космическом пространстве. Хотя такое изменение не повлияет на Илона Маска, если он выполнит свой обещанный полет вокруг Луны.

Граница космоса не должна быть произвольной. и историк космоса Джонатан Макдауэлл утверждает, что край пространства должен быть определен физикой. В середине 20-го века ученые пытались установить этот предел. Они считали что космос начинается на той высоте, на которой объект сможет поддерживать устойчивую орбиту. Эта высота известна как линия Кармана. Она получила название в честь аэрокосмического инженера Теодора фон Кармана. Ниже линии Кармана атмосферное сопротивление становится слишком большим фактором, чтобы поддерживать даже очень эллиптическую орбиту. Находясь на ней объект приближается к Земле в определенные моменты, а затем уходит намного дальше.

Космос ближе

В течение многих лет официальная линия Кармана была установлена ​​в 100 км. Но это было не то значение, которое установил для него Карман. В статье, опубликованной ранее в этом году в журнале Acta Astronautica , Макдауэлл пересчитал линию Кармана и обнаружил, что она значительно ближе — достаточно близко, чтобы сделать частные туристические полеты путешествием в космос .

Ученый заявил, что правительство США долгое время сопротивлялось определению официальной правовой границы между воздухом и космосом. Хотя в этом есть острая необходимость. На воздушные суда распространяются правила, касающиеся воздушного пространства, а объекты в космосе — нет. Хотя на них распространяются международные договоры о мирном использовании космоса.

По словам Макдауэлла, когда Северная Корея запустила ракету в прошлом году, по сообщениям, над японским воздушным пространством, она фактически была выше, чем .

«Конечно, она находилась в космосе. И не имеет смысла говорить, что он находится в воздушном пространстве Японии», — сказал он. Без международного соглашения о границе между воздухом и космосом такая путаница неизбежна.

80 или 100?

Он сказал, что ученые ранее пытались вычислить линию Кармана еще в 1950-х и начале 1960-х годов. И получили значения, довольно близкие к его значению, которое составило 80 км. Но в конце 1960-х годов оно было установлено на уровне 100 км. Вероятно, как утверждает ученый, это было сделано для того, чтобы было проще использовать в вычислениях красивое круглое число. Это значение выше, чем максимальная высота полета самолетов — около 50 км. По его словам, существует разрыв между высотами, где воздух позволяет летать самолетом, и космосом, где объект может поддерживать стабильную орбиту.

Ограничение для космических объектов не является одинаковым для всех. Потому что более плотные объекты могут проходить через более плотную атмосферу и оставаться на орбите. Перо имеет более высокий предел Кармана, чем шар для боулинга. И есть сезонные и региональные различия в плотности атмосферы. Но 80 км выглядит намного лучше, для американцев, чем 100 км. Однако подобное изменение возрождает с новой силой старый вопрос: кто же первым попал в космос?

Кто был первым?

Немецкие ракеты V-2 были бы первыми, которые достигли космоса. Это произошло в 1940-х годах. А кто первые люди, которые попали в космос ? Это пилоты космического самолета X-15, сказал Макдауэлл. Этот совместный проект Департамента обороны НАСА выглядел как ракета с небольшими крыльями. С 1959 по 1968 год он совершил 200 полетов.

Несмотря на установление предела Кармана в 100 км, США решили предоставлять звания астронавтов всем пилотам Х-15, которые преодолели высоту более 80 км.

Но, даже несмотря на попытки американских ученых пересмотреть высоту, на которой начинается космос, весь мир знает кто такой . Этот человек, несомненно совершил то, что американцам не удавалось сделать до февраля 1962 года — совершить первый в мире орбитальный космический полет.

Наличие официального, юридического, научно обоснованного определения пространства избавит лишь от любой двусмысленности, связанной с предоставлением званий американским астронавтам. А так же будет способствовать наращиванию прибыли частных компаний за счет изменения статуса полетов. Их деятельность уже привела к тому, что международные организации рассматривают возможность сделать 80 км официальной границей космоса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вконтакте

Расстояние между Землей и Луной громадно, но кажется крохотным в сравнении с масштабами космоса.

Космические просторы, как известно, довольно масштабны, а потому астрономы не используют для их измерения метрическую систему, привычную для нас. В случае с расстоянием до (384 000 км) километры еще могут быть применимы, однако если выразить в этих единицах расстояние до Плутона, то получится 4 250 000 000 км, что уже менее удобно для записи и вычислений. По этой причине у астрономов в ходу иные единицы измерения расстояния, о которых читайте ниже.

Наименьшей из таких единиц является (а.е.). Исторически так сложилось, что одна астрономическая единица равняется радиусу орбиты Земли вокруг Солнца, иначе - среднее расстояние от поверхности нашей планеты до Солнца. Данный метод измерения был наиболее подходящим для изучения структуры Солнечной системы в XVII веке. Ее точное значение 149 597 870 700 метра. Сегодня астрономическая единица используется в расчетах с относительно малыми длинами. То есть при исследовании расстояний в пределах Солнечной системы или планетных систем.

Световой год

Несколько большей единицей измерения длины в астрономии является . Он равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за один земной, юлианский год. Подразумевается также нулевое влияние гравитационных сил на его траекторию. Один световой год составляет около 9 460 730 472 580 км или 63 241 а.е. Данная единица измерения длины используется лишь в научно-популярной литературе по той причине, что световой год позволяет читателю получить примерное представление о расстояниях в галактическом масштабе. Однако из-за своей неточности и неудобности световой год практически не используется в научных работах.

Парсек

Наиболее практичной и удобной для астрономических вычислений является такая единица измерения расстояния как . Чтобы понять ее физический смысл, следует рассмотреть такое явление как параллакс. Его суть состоит в том, что при движении наблюдателя относительно двух отдаленных друг от друга тел, видимое расстояние между этими телами также меняется. В случае со звездами происходит следующее. При движении Земли по своей орбите вокруг Солнца визуальное положение близких к нам звезд несколько меняется, в то время как дальние звезды, выступающие в роли фона, остаются на тех же местах. Изменение положения звезды при смещении Земли на один радиус ее орбиты, называется годичный параллакс, который измеряется в угловых секундах.

Тогда один парсек равен расстоянию до звезды, годичный параллакс которой равен одной угловой секунде - единице измерения угла в астрономии. Отсюда и название «парсек», совмещенное из двух слов: «параллакс» и «секунда». Точное значение парсека равняется 3,0856776·10 16 метра или 3,2616 светового года. 1 парсек равен примерно 206 264,8 а. е.

Метод лазерной локации и радиолокации

Эти два современных метода служат для определения точного расстояния до объекта в пределах Солнечной системы. Он производится следующим образом. При помощи мощного радиопередатчика посылается направленный радиосигнал в сторону предмета наблюдения. После чего тело отбивает полученный сигнал и возвращает на Землю. Время, потраченное сигналом на преодоление пути, определяет расстояние до объекта. Точность радиолокации - всего несколько километров. В случае с лазерной локацией, вместо радиосигнала лазером посылается световой луч, который позволяет аналогичными расчетами определить расстояние до объекта. Точность лазерной локации достигается вплоть до долей сантиметра.

Метод тригонометрического параллакса

Наиболее простым методом измерения расстояния до удаленных космических объектов является метод тригонометрического параллакса. Он основывается на школьной геометрии и состоит в следующем. Проведем отрезок (базис) между двумя точками на земной поверхности. Выберем на небосводе объект, расстояние до которого мы намерены измерить, и определим его как вершину получившегося треугольника. Далее измеряем углы между базисом и прямыми, проведенными от выбранных точек до тела на небосводе. А зная сторону и два прилежащих к ней угла треугольника, можно найти и все другие его элементы.

Величина выбранного базиса определяет точность измерения. Ведь если звезда расположена на очень большом расстоянии от нас, то измеряемые углы будут почти перпендикулярны базису и погрешность в их измерении может значительно повлиять на точность посчитанного расстояния до объекта. Поэтому следует выбирать в качестве базиса максимально отдаленные точки на . Изначально в роли базиса выступал радиус Земли. То есть наблюдатели располагались в разных точках земного шара и измеряли упомянутые углы, а угол, расположенный напротив базиса назывался горизонтальным параллаксом. Однако позже в качестве базиса стали брать большее расстояние - средний радиус орбиты Земли (астрономическая единица), что позволило измерять расстояние до более отдаленных объектов. В таком случае, угол, лежащий напротив базиса, называется годичным параллаксом.

Данный метод не очень практичен для исследований с Земли по той причине, что из-за помех земной атмосферы, определить годичный параллакс объектов, расположенных более чем на расстоянии в 100 парсек - не удается.

Однако в 1989 год Европейским космическим агентством был запущен космический телескоп Hipparcos, который позволил определить звезды на расстоянии до 1000 парсек. В результате полученных данных ученые смогли составить трехмерную карту распределения этих звезд вокруг Солнца. В 2013 году ЕКА запустило следующий спутник - Gaia, точность измерения которого в 100 раз лучше, что позволяет наблюдать все звезды . Если бы человеческие глаза обладали точностью телескопа Gaia, то мы имели бы возможность видеть диаметр человеческого волоса с расстояния 2 000 км.

Метод стандартных свечей

Для определения расстояний до звезд в других галактиках и расстояний до самих этих галактик используется метод стандартных свечей. Как известно, чем дальше от наблюдателя расположен источник света, тем более тусклым он кажется наблюдателю. Т.е. освещенность лампочки на расстоянии 2 м будет в 4 раза меньше, чем на расстоянии 1 метр.Это и есть принцип, по которому измеряется расстояние до объектов методом стандартных свечей. Таким образом, проводя аналогию между лампочкой и звездой, можно сравнивать расстояния до источников света с известными мощностями.

В качестве стандартных свечей в астрономии выступают объекты, (аналог мощности источника) которых известна. Это может быть любого рода звезда. Для определения ее светимости астрономы измеряют температуру поверхности, опираясь на частоту ее электромагнитного излучения. После чего, зная температуру, позволяющую определить спектральный класс звезды, выясняют ее светимость при помощи . Затем, имея значения светимости и измерив яркость (видимую величину) звезды, можно посчитать расстояние до нее. Такая стандартная свеча позволяет получить общее представление о расстоянии до галактики, в которой она находится.

Однако данный метод достаточно трудоемкий и не отличается высокой точностью. Поэтому астрономам удобнее использовать в качестве стандартных свечей космические тела с уникальными особенностями, для которых светимость известна изначально.

Уникальные стандартные свечи

Наиболее используемые стандартные свечи, представляющие собой переменные пульсирующие звезды. Изучив физические особенности этих объектов, астрономы узнали, что цефеиды обладают дополнительной характеристикой - периодом пульсации, который легко можно измерить и который соответствует определенной светимости.

В результате наблюдений ученым удается измерить яркость и период пульсации таких переменных звезд, а значит и светимость, что позволяет высчитать расстояние до них. Нахождение цефеиды в иной галактике дает возможность относительно точно и просто определить расстояние до самой галактики. Поэтому данный тип звезд часто именуется «маяками Вселенной».

Несмотря на то, что метод цефеид является наиболее точным на расстояниях до 10 000 000 пк, его погрешность может достигать 30%. Для повышения точности потребуется как можно больше цефеид в одной галактике, но и в таком случае погрешность сводится не менее чем к 10%. Причиной тому служит неточность зависимости период-светимость.

Цефеиды — «маяки Вселенной».

Кроме цефеид в качестве стандартных свечей могут использоваться и другие переменные звезды с известными зависимостями период-светимость, а также для наибольших расстояний — сверхновые с известной светимостью. Близким по точности к методу цефеид является метод, с красными гигантами в роли стандартных свеч. Как выяснилось, ярчайшие красные гиганты имеют абсолютную звездную величину в достаточно узком диапазоне, которая позволяет посчитать светимость.

Расстояния в цифрах

Расстояния в Солнечной системе:

• 1 а.е. от Земли до = 500 св. секунд или 8,3 св. минуты
• 30 а. е. от Солнца до = 4,15 световых часа
• 132 а.е. от Солнца - таково расстояние до космического аппарата « », было отмечено 28 июля 2015 года. Данный объект является самым отдаленным из тех, что были сконструированы человеком.

Расстояния в Млечном Пути и за его пределами:

• 1,3 парсека (268144 а.е. или 4,24 св. года) от Солнца до - ближайшей к нам звезды
• 8 000 парсек (26 тыс. св. лет) - расстояние от Солнца до Млечного Пути
• 30 000 парсек (97 тыс. св. лет) - примерный диаметр Млечного Пути
• 770 000 парсек (2,5 млн. св. лет) - расстояние до ближайшей большой галактики -
• 300 000 000 пк — масштабы в которых практически однородна
• 4 000 000 000 пк (4 гигапарсек) - край наблюдаемой Вселенной. Это расстояние прошел свет, регистрируемый на Земле. Сегодня объекты, излучившие его, с учетом , расположены на расстоянии 14 гигапарсек (45,6 млрд. световых лет).