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天文單位系統

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天文單位系統的正式名稱是國際天文學聯合會(1976)天文常數系統IAU (1976) System of Astronomical Constants[來源請求],是在天文學開發出來的測量系統。它於1976年被國際天文學聯合會通過[1],並且在1994年和2009年更新過(參見天文常數)。

這個系統開發是因為天文資料在國際單位制(SI unit)下的測量和表述都有困難之處。尤其是在太陽系內的天體,需要數值非常龐大且精確的資料,其中許多不能方便的以SI單位處理或顯示。通過大量的修改,天文單位系統系現在明確的認同廣義相對論的結果,這是國際單位制需要補充,以正確的處理天文資料。

天文單位系統是三維系統,因為它定義長度質量時間。相關的天文常數也對應不同的參考系需要報告的觀測[2]。這個系統是個傳統的系統,其中無論是長度單位或是質量的單位,都是純物理的常數,並且對時間至少有三種不同的量度。

天文系統的時間單位

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天文系統的時間單位是(day),定義為86400。365.25日構成一儒略年 [1]D是天文學上用來表示這個單位的符號。

天文的質量單位

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天文的質量單位是太陽質量[1],常用符號M表示。太陽質量是天文學上表示龐大質量的標準方式,用來描述恆星星系的質量。太陽質量定義為太陽的質量,約1.98892×1030 kg,大約是地球質量的333000倍,或木星質量的1,048倍。

在實務上,太陽系內天體的質量應用在動力學上時,是GM的乘積,此處的G是萬有引力常數。在過去,太陽的GM受限於實驗確認的精確度。目前接受的值是[3]G M=1.327 124 420 99 × 1020±1010 m3s−2

木星質量

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木星質量(MJMJUP)是等於行星木星總質量的質量單位,其值為1.898×1027 kg。木星質量用於描述氣態巨行星的質量,例如太陽系的外層行星和太陽系以外的系外行星。它也用於描述棕矮星和海王星質量等級的行星。

地球質量

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地球質量(M🜨)是等於地球質量的質量單位。1 M🜨 = 5.9742×1024 kg。地球質量常用來描述岩石類地行星的質量。它也用來描述海王星質量的行星。1地球質量是木星質量的0.00315倍。


相當的行星質量
太陽質量
太陽質量 1
木星質量 1048
地球質量 332950

天文的長度單位

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天文的長度單位現在明確的定義為149,597,870,700公尺[4]高斯重力常數k)的值是0.01720209895,在以前,它是由天文單位的長度、質量和時間推導出來的[1]k2的因次是當時的重力常數G),也就是L3M−1T−2單位距離這個術語也會用A來表示長度,但一般用法是以au、AU、或ua來做為天文單位的符號。

天文單位的一個等效定義就是在牛頓的圓軌道上,不受外力擾動的無窮小質量的質點,以平穩的角速度,每日繞行0.01720209895的軌道半徑[5]。這大約就等於地球到太陽距離的平均值。

光速在國際天文學聯合會的定義值是c0 = 299792458 m/s的國際單位制。以這樣的速度,目前天文單位的長度被接受的值是[3]: 1 ua = c0τA = 1.49597870700×1011 ± 3 m,此處的τA是光跨越天文單位的長度所花費的時間。星曆表的天文單位是在測量的條件下得到的實測資料,所以是反過來決定跨越所需要的時間τA

天文距離的其他單位

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天文學的範圍 典型的單位
衛星的距離 公里
近地天體的距離 月球距離(LD)
行星距離 天文單位(AU)、京米(gigametre)
鄰近恆星的距離 秒差距(pc)、光年(Ly)
星系尺度的距離 千秒差距(Kpc)
鄰近星系的距離 百萬秒差距(Mpc)

距離非常遙遠的星系通常不用傳統的單位來標示距離,而是以紅移。這個原因是從紅移的值轉換到距離的單位需要知道正確的哈伯常數。但是,直到21世紀初,這個值都還不能準確地測量出來;並且在宇宙論的距離,還需要考慮時空的彎曲,這使得一個距離有這多重的定義。例如,距離的定義是一束光旅行到觀測者所需要的時間,會因為該天體外觀尺度的不同,而有所差異。

相關條目

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參考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Resolution No. 10 of the XVIth General Assembly of the International Astronomical Union頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), Grenoble, 1976.
  2. ^ 尤其是,質心天球參考系(BCRS,barycentric celestial reference system)和地心天球參考系(GCRS,geocentric celestial reference system),中心定在地球的質心(包括其流體的外層)Dennis D. McCarthy, P. Kenneth Seidelmann. Resolution B1.3: Definition of the barycentric celestial reference system and geocentric celestial reference system XXIVth International Astronomical Union General Assembly (2000). Time: from Earth rotation to atomic physics. Wiley-VCH. 2009: 105 [2016-08-28]. ISBN 3-527-40780-4. (原始內容存檔於2019-06-12). 
  3. ^ 3.0 3.1 Gérard Petit and Brian Luzum, eds. Table 1.1: IERS numerical standards (PDF). IERS technical note no. 36: General definitions and numerical standards. International Earth Rotation and Reference Systems Service. 2010 [2016-08-28]. (原始內容存檔 (PDF)於2023-05-28).  For complete document see Gérard Petit and Brian Luzum, eds. IERS Conventions (2010): IERS technical note no. 36. International Earth Rotation and Reference Systems Service. 2010 [2016-08-28]. ISBN 978-3-89888-989-6. (原始內容存檔於2019-06-30). 
  4. ^ International Astronomical Union (編), RESOLUTION B2 on the re-definition of the astronomical unit of length (PDF), RESOLUTION B2, Beijing, China: International Astronomical Union, 31 August 2012 [2016-08-29], (原始內容存檔 (PDF)於2013-08-16), The XXVIII General Assembly of International Astronomical Union … recommends … 1. that the astronomical unit be re-defined to be a conventional unit of length equal to 149 597 870 700 m exactly 
  5. ^ International Bureau of Weights and Measures, The International System of Units (SI) (PDF) 8th: 126, 2006, ISBN 92-822-2213-6 (英語) .

外部連結

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