Расстояние от земли до марса

История измерения расстояний

Попытки определить расстояние до Венеры предпринимались человеком с тех пор, как он осознал существование Вселенной и наличие в ней небесных тел

Поиск методологии занял тысячелетия, если принять во внимание, что на клинописных табличках из древнего Вавилона зафиксирована одна из первых подобных попыток. Постоянные наблюдения за планетой позволили определить, что она находится ближе к Солнцу, ее размеры, наличие атмосферы и относительное расстояние объекта от остальных тел системы

Не хватало только масштаба, чтобы относительные величины могли превратиться в километраж.

Прорыв в сфере определения межпланетных расстояний был совершен в 1762 г., когда в результате одновременных наблюдений за Марсом из Парижа в Европе и Кайенны в Южной Америке французские астрономы Джан Доменико Кассини и Жан Рише смогли определить количество километров до Красной планеты. Полученный показатель был не совсем точным из-за технических погрешностей, но близким к реальности. Он позволил масштабировать Солнечную систему и определить размер астрономической единицы, оказавшейся в 22 тыс. раз больше экваториального радиуса Земли.


Французский астроном Джан Доменико Кассини. Credit: mirkosmosa.ru

В основу измерения был положен принцип измерения параллакса — углового смещения наблюдаемого объекта на фоне далеких звезд. Английский ученый Эдмунд Галлей разработал метод определения расстояния до Солнца путем наблюдения за прохождением Венеры по солнечному диску. И хотя сам он не дожил до этого события, в 1761 г. во все концы света были отправлены астрономические экспедиции, снимавшие показания наблюдений. Но на точность измерений вновь повлияло несовершенство инструментария. Достоверные данные были получены только в ходе наблюдений за транзитом Венеры в 1874 и 1882 гг.

С 60-х гг. XX в. стал использоваться радиолокационный метод определения расстояний. Принцип его заключается в том, что к небесному телу посылается мощный кратковременный радиоимпульс и принимается отраженный от объекта сигнал.

Скорость радиоволны в открытом космосе равна скорости света, поэтому при точном измерении времени прохождения нетрудно рассчитать и расстояние.

Новое время

Новое время принесло следующий поток дотошных изобретателей, направивших свой интерес на определение космических расстояний. Они тоже принялись высчитывать, сколько километров отделяет Землю от Солнца. Перечислять плодотворных и успешных астрономов этой поры можно долго, поэтому выделим только несколько значимых фамилий.

Кристиан Гюйгенс

В 1653 году датский физик и астроном Кристиан Гюйгенс тоже попытался узнать протяжение пути от Земли до Солнца при помощи метода прямоугольных треугольников. Однако, в отличие от Аристарха Самосского, он использовал в качестве третьего тела не Луну, а Венеру. Он вычислял положение Солнца через аналогичный метод, а именно – ориентировался на вполовину затемненную фазу Венеры.

Нормативные расстояния

Рихер и Кассини

Первые измерения больших космических тел с максимально достоверными результатами принадлежат ученым Рихеру и Кассини. Они наблюдали за тем, как двигается Марс по звездному небу, и использовали геометрические вычисления. В 1672 году они заключили, на каком расстоянии Земля находится от Солнца. Оно оказалось равно 139 млн км.

Рихер проводил наблюдения в Гвиане, а Кассини находился во Франции. Расстояние до Марса было определено путем сопоставления некоторой разницы между результатами их измерений. Затем эти данные были приняты для геометрических вычислений с целью зафиксировать верное расстояние до Солнца. Результаты исследователя Кассини оказались сильно занижены. Согласно его подсчетам, величина расстояния на 7 % отличалась от реальной.

Дистанции до планет

Метод параллакса

В своих исследованиях эти ученые использовали метод параллакса. Под словом «параллакс» подразумевается визуальная перемена в положении ближнего объекта, расположенного на фоне иных, более удаленных тел. Это изменение становится заметным и определяется, когда изменяется точка обзора, то есть положение наблюдателя относительно рассматриваемых объектов. Иными словами, параллакс – это угол смещения тела относительно более удаленных предметов при смене точки зрения.

Чтобы воспользоваться методом параллакса, нужно, чтобы было известно расстояние смещения наблюдателя и угол смещения тела относительно фона. Тогда можно найти нужные расстояния в образовавшемся треугольнике при помощи простых геометрических операций.

На заметку

В древние времена через параллакс обосновывалось утверждение о неподвижности плоской Земли. На это людям указывало отсутствие видимых смещений в положении звезд на небосводе при смене точки наблюдения. Однако уже тогда многие мыслители выражали сомнения в этом утверждении. Некоторые предполагали, что удаленность звезд слишком велика, чтобы смещение было заметным при путешествии на «небольшие» расстояния.

С течением времени инструментарий для определения космических расстояний существенно расширился. Более совершенные и точные технологии позволили определить параллакс космических светил на звездном куполе. Только в этом случае приходится использовать не радиус земного шара, а средний радиус орбиты. Чтобы вычислить расстояние до звезды, потребуется использовать формулу следующего вида: r = 206265/π.

Солнечный свет

Метод стандартных свечей

Метод параллакса применяется для вычисления расстояний до самых ближайших к Земле звезд. Более далекие звезды находят, ориентируясь на информацию о ближайших светилах. Чем более тусклой выглядит звезда, тем предположительно дальше она находится.

Точность метода стандартных свечей невелика. Для правильного определения расстояния может потребоваться исчерпывающая информация о мощности свечения звезд-ориентиров.

Исследования Новейшего времени

Технологии Новейшего времени произвели революцию в астрономических исследованиях, позволив получить максимально точные данные о расстояниях в космосе.

Метод радиолокации

Измерение расстояния с помощью радиолокации базируется на передаче импульсов к небесному телу. Отправленные волны отражаются от объекта и возвращаются. После этого анализируется их интенсивность и время движения, на основании чего рассчитывается пройденная дистанция.

Определение дистанции лазером


В Солнечной системе есть несколько способов для определения расстояния до звезды. Credit: marsplaneta.ru.

Принцип лазерной локации идентичен радиоволновому методу. Мощный передатчик направляет к небесному телу световой луч, который отражается от него и возвращается на Землю. Интенсивность и время его прохождения учитываются при расчете расстояния.

Данный метод отличается высокой точностью и позволяет получать данные с погрешностью до нескольких долей сантиметра, но для реализации метода требуется технологически сложное и дорогостоящее оборудование.

Каково расстояние между Марсом и Солнцем

Орбиты движения всех планет Солнечной системы имеют форму эллипса. Поэтому в каждый момент времени дистанция между центром и объектом будет различная. Существуют две точки траектории, разноудаленные от центра. Самая дальняя называется афелием, ближайшая — перигелием. Расстояние между Солнцем и небесным телом определяется вычислением среднего арифметического этих показателей.

В астрономии для измерения расстояния принята астрономическая единица (а. е.), которая равна 149 597 870 км. На таком удалении от нашего светила находится Земля. В астрономическую систему мер входит также скорость света (300 000 км в секунду).

Расстояние между Марсом и Солнцем в разных единицах измерения представлено в таблице ниже.

Единица измерения Количество
Километр 228 000 000
Миля 142 000 000
А. е. 1,52
Скорость света 12 минут 40 секунд

Хронология наблюдений

С началом космической эры (1957 год) наблюдения за светилом
переместились с поверхности планеты на околоземную орбиту. Исследования
проводят со спутников, КС, ракет, аэростатов. Основные этапы:

  • 1957 г. Советский «Спутник-2» проводил
    исследования с помощью металлических и органических фильтров.
  • 1959 г. Аппараты «Луна 1» и «Луна 2» доказали
    опытным путем существование солнечного ветра.
  • 1960-1968 гг. аппараты «Пионеры 5-9» HASA измерили параметры
    солнечного ветра.
  • 1970-е гг. Спутники «Гелиос 1» и «Гелиос 2»
    вращались вокруг Солнца на расстоянии 40 млн. км от него и получили расширенные
    сведения о солнечном ветре.
  • 1973 г. Космическая обсерватория Apollo
    Telescope Mount исследовала солнечную корону, что позволило открыть корональные
    дыры и корональные выбросы.
  • 1980-1984 гг. Работа космического американского
    зонда SolarMax по изучению солнечных излучений в период активности.
  • 1990 г. Запущенный космический зонд «Улисс» совершил
    гравитационный маневр у Юпитера и приступил к изучению полярных областей
    светила.
  • 1991 г. Японский спутник «Yohkoh» исследовал
    Солнца в диапазоне рентгеновских лучей.
  • 1995 г. Начало работы совместной (NASA и
    Европейское космическое агентство) программы SOHO.
  • 2004 г. Возвращение на Землю космического зонда
    Genesis, задачей которого было добыть сведения о составе.
  • 2006 г. Выведение на орбиту Земли японской
    солнечной обсерватории Hinode. Она оборудована оптическим солнечным и
    рентгеновским телескопами, ультрафиолетовым спектрометром для изучения
    процессов, происходящих в солнечной короне.
  • 2009 г. Выведение на орбиту Земли российского
    спутника «Коронас-Фотон», оборудованного космическими телескопами «Тесис»,
    коронографом. Целью запуска является наблюдение за солнечной активностью и
    прогнозирование геомагнитных бурь.
  • 2010 г. США вывели на околоземную орбиту солнечную
    обсерваторию SDO.

Плутон как уникальное явление

В привычном представлении старшего поколения, изучавшего астрономию в школе среди обязательных предметов, Плутон по-прежнему существует как одна из планет Солнечной системы. Однако Международный астрономический союз уже давно объявил, что десятый по величине объект не соответствует определению планеты, которое в ХХ веке вывели ученые-астрономы. Одним из параметров несоответствия выведенных ограничений служит небольшой размер, за что его и перевели в разряд планет-карликов.

Расстояние до Земли

Если присмотреться к цифрам, то бывшая планета меньше земного спутника. Но, с другой стороны, у него есть крупный спутник – Харон, который хоть и числится в таковых, но обладает настолько значительной величиной, что готовится новое определение – двойная планета.

У Плутона есть еще 4 сателлита – Никта, Гидра, Кербер и Стикс. Последний из них был обнаружен только в 2012 году. В последнее время достижения астрономов, астронавтов и разработчиков космической техники намного меньше популяризируются, чем раньше, но прогресс в этой области продолжает идти семимильными шагами.

Например, продолжились исследования транснептуновых объектов, и обнаружилось, что Эрида (или Ксена), считавшаяся более крупной, чем Плутон, меньше бывшей планеты и тоже не подходит под определение, данное учеными, чтобы считаться планетой.

Характеристика планеты

Еще в 2010 г. их считали практически равными, но уже в 2015 году стало известно, что Плутон превышает Ксену по некоторым параметрам. Если учесть, что Эрида была впервые обнаружена в 2005 году, то это значительный прогресс в научных знаниях, тем более что данная информация касается объектов на таком дальнем расстоянии.

Внимание к Плутону

Гипотеза ученых из Советского Союза стала стартовым моментом в лишении Плутона планетного статуса, но некоторые исследователи все равно считают его планетой. Суть предположения, высказанного еще в 50-х годах прошлого столетия, состояла в признании Плутона одним из карликовых объектов, которых должно быть несколько.

Размеры планет

Как результат:

  • обнаружение Квавара в 2002 г. (самого крупного объекта, открытого после Плутона) и его спутника Вейвота в 2007 году;
  • открытие в 2003 г. Седны – одного из самых удаленных объектов, если не считать комет с длительным периодом;
  • обнаружение Хаумеа в 2004 г., знаменательное открытием плутоида, который вращается быстрее всех небесных объектов диаметром более 100 км;
  • в 2005 году отметили на высокотехничных снимках с телескопа Макемаке – третьего плутоида.

Плутон всегда привлекал внимание исследователей. Когда он был еще планетой, его овевала дымка загадочности и аура нового открытия – ведь его обнаружили только в 1930 году

Наша галактика

Название Плутон получил в честь мифологического персонажа, тоже царившего в холодном и темном мире. Насколько успешными будут дальнейшие разработки человечества в освоении космоса, покажет время. Пока не существует аппаратов, летящих со скоростью света, такие расстояния для пилотируемых кораблей непреодолимы.

Новейшее время

Научно-техническая революция позволила человечеству совершить качественный скачок в развитии, подняв точность исследований на новый уровень.

Видео на эту тему представлено ниже.

Радиолокация

Самый точный ответ на вопрос о расстоянии до Солнца исследователи получили после применения метода радиолокации. Каково расстояние до ближайших космических объектов, стало определяться путем передачи импульса на удаленное тело.

Впоследствии импульс возвращается обратно, поскольку он был отражен небесным телом. Его принимают специально настроенными приборами. Затем импульс анализируется, при этом учитывается затраченное на его путешествие время.

Для определения расстояния до Солнца эффективнее всего отсылать в его направлении длинные волны. Длина таких волн должна составлять от 5 до 15 километров. Более короткие волны оказываются поглощенными атмосферой Солнца.

Характеристики

Дистанция до нашей звезды определяется исходя из расстояния до крайней точки радиуса этого объекта. К радиусу Солнца относится так называемая фотосфера, то есть видимая светящаяся оболочка звезды. Фотосфера – это самый верхний слой атмосферы Солнца. Именно там появляется тот спектр оптического излучения, который доходит до земной поверхности. Толща фотосферы светила равна приблизительно 300–400 километров.

Всего к атмосфере Солнца относятся три уровня оболочки:

  1. Фотосфера. Слой звезды, в котором образуется излучение.
  2. Хромосфера. Ее можно визуально обнаружить с Земли во время полного солнечного затмения. Если приглядеться, вокруг черного диска Луны можно заметить розоватую кайму. Это и есть хромосфера. Свое название она получила как раз по причине наличия цветного окраса.
  3. Корона. Самый крайний слой оболочки Солнца, испускающий солнечный ветер.

Магнитное поле нашей планеты

Лазерная локация

Метод определения дистанции посредством лазера имеет только технологическую сложность – нужно располагать работающим лазером. Сам способ работает по тому же принципу, что и радиолокация. На удаленный объект отсылается лазерный импульс. Позже импульс возвращается и считывается специальным прибором. Затраченное на путешествие лазерного луча время позволяет определить расстояние до сильно удаленных объектов с точностью до нескольких сантиметров.

Результат сильно отличается от применения радиолокационного способа изучения пространства. Максимальная точность при радиолокационном изучении расстояний ограничена несколькими километрами. В целом можно сказать, что исследования звезды представляют сложности, связанные с ее физическими особенностями.

Планеты

Расстояние в световых годах

Световой год удобен для качественного представления масштабов расстояния в астрономии.

Масштаб Значение (св. лет ) Описание
Секунды 4·10 −8 Среднее расстояние до Луны приблизительно равно 380 000 км . Это значит, что лучу света, испущенному с поверхности Земли , потребуется около 1,3 секунды , чтобы достичь поверхности Луны.
Минуты 1,6·10 −5 Одна астрономическая единица равна приблизительно 150 миллионов километров. Таким образом, свет доходит от Солнца до Земли примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд ).
Часы 0,0006 Среднее расстояние от Солнца до Плутона приблизительно равно 5 световым часам.
0,0016 Аппараты серий «Пионер» и «Вояджер» , летящие за пределы Солнечной системы, примерно за 30 лет , прошедшие после запуска, удалились на расстояние около ста астрономических единиц от Солнца, и время их отклика на запросы с Земли приблизительно равно 14 часам .
Год 1,6 Внутренний край гипотетического облака Оорта расположен в 50 000 а. е. от Солнца, а внешний — в 100 000 а. е. Чтобы преодолеть расстояние от Солнца до внешнего края облака, свету потребуется около полутора лет.
2,0 Максимальный радиус области гравитационного влияния Солнца («Сферы Хилла ») — примерно 125 000 а. е.
4,22 Ближайшая к нам звезда (не считая Солнца), Проксима Центавра , расположена на расстоянии 4,22 св. года .
Тысячелетие 26 000 Центр нашей Галактики находится на расстоянии приблизительно 26 000 световых лет от Солнца.
100 000 Диаметр диска нашей Галактики — 100 000 световых лет.
Миллионы лет 2,5·10 6 Ближайшая к нам спиральная галактика M31, знаменитая галактика Андромеды , удалена от нас на 2,5 млн световых лет.
3,14·10 6 Галактика Треугольника (M33) располагается в 3,14 млн световых лет от нас и является наиболее удалённым стационарным объектом, видимым невооружённым глазом.
5,9·10 7 Ближайшее скопление галактик , скопление Девы , удалено от нас на 59 миллионов световых лет.
1,5·10 8 — 2,5·10 8 Гравитационная аномалия «Великий аттрактор » располагается на расстоянии 150-250 миллионов световых лет от нас.
Миллиарды лет 1,2·10 9 Великая стена Слоуна — одно из крупнейших образований во Вселенной, размеры её около 350 Мпк . Чтобы свет преодолел её из конца в конец, потребуется около миллиарда лет.
1,4·10 10 Размер причинно-связанной области Вселенной . Вычисляется из возраста Вселенной и максимальной скорости передачи информации — скорости света.
4,57·10 10 Сопутствующее расстояние от Земли до края наблюдаемой Вселенной в любом направлении; сопутствующий радиус наблюдаемой Вселенной (в рамках стандартной космологической модели Лямбда-CDM).

Галактические масштабы расстояний

Астрономическая единица с хорошей точностью равна 500 световым секундам, то есть свет доходит от Солнца до Земли примерно за 500 секунд.

Объем светила и планеты

Чтобы заполнить объем Солнца (1,4 нониллиона куб. км, число с 30 нулями) объектами, равными по размеру нашей планете, потребуется примерно 1,3 млн таких тел.

Объем нашего желтого карлика — величина постоянная. Но только до того момента, пока светило не выработает все водородное топливо в своем ядре.

Затем звезда начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. Она увеличится настолько, что поглотит орбиту Меркурия, а затем Венеры, впоследствии максимально приблизившись к Земле, возможно, поглотив и ее. Такое положение дел будет сохраняться несколько миллионов лет, в течение которых Солнце будет больше своего теперешнего размера в 200 раз.

Затем звезда сожмется и сравнительно быстро превратится в белого карлика. Сейчас ученые спорят о том, какой небесный объект тогда станет больше — Солнце или Земля.

Сколько идет свет от Солнца до Земли?

Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 километров в секунду или 299 792 458 метров в секунду.

Соответственно время для прохождения солнечными лучами расстояния от Солнца до Земли на разных отрезках орбиты нашей планеты составляет

Время, за которое свет достигает Земли
мин. сек.
для астрономической единицы 8 19
для перигелия 8 10
для афелия 8 27

Поэтому для перигелия расстояние от Земли до Солнца составляет 8 световых минут и 10 световых секунд, для афелия – 8 световых минут и 27 световых секунд, для астрономической единицы – 8 световых минут и 19 световых секунд.

Примечание: Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Коэффициент востребованности
309

Световые года — это сколько?

В течение всего одной секунды фотоны света преодолевает длину в 300 тысяч км. Световой год – то количество километров, которое свет пролетает за 12 месяцев. В километрах это будет — 9 460 730 472 580,8 километров ≈ 9,46 1015. Конечно, использование термина «световые года» более удобно, чем использовать огромные километры. Но, конечно же имеются приблизительные значения: 1 световая секунда ≈ 300 тысяч километров. 1 световая минута ≈ 18 миллионов километров. 1 световой час ≈ 1 080 000 000 километров. 1 световые сутки ≈ 26 000 000 000 километров. 1 световая неделя ≈ 181 000 000 000 километров. 1 световой месяц ≈ 790 000 000 000 километров.

Насколько много?

Предполагаем, что космический корабль летит с третьей космической скоростью (около 16.8 километров в секунду), то за 18 тысяч лет корабль пролетит один световой год. А нашу галактику Млечный Путь, который в диаметре около ста тысяч световых лет, корабль пролетит за почти 2 миллиарда лет! Самая близкая к Солнцу звезда – это Проксима Центавра. Она располагается на расстоянии около четырех световых лет. Если пересчитывать на километры, цифра получается очень большой. Но если сравнивать расстояние от Проксима Центавры до ближайшей галактики Туманности Андромеды, то звезда оказывается очень близко, так как Андромеда находится в двух с половиной миллионах световых лет от Млечного Пути. Космический корабль сможет туда долететь за 35 миллиардов лет.

Чем еще полезны световые года?

Использование световых лет помогает понимать, где во Вселенной можно попытаться найти разумные цивилизации. Так ученые определяются, куда есть смысл посылать радиосигналы, а куда нет. Как это работает: скорость света равна скорости радиосигнала, и выходит, что отправлять сообщения туда, куда они дойдут через тысячи, а то и миллиарды лет, совершенно бесполезно. Есть смысл искать «соседей» через посылаемый сигнал, который будет идти хотя бы в течение одной человеческой жизни.

Сколько земных лет в световых годах?

Это в корне неверное убеждение, что этот термин измеряет время. Световой год никак не относится к земному времени и никак не взаимосвязан с ним. Он обозначает только меру измерения расстояний, которое проходится светом за 1 год на Земле.

Световой год

— внесистемая единица измерений расстояний в астрономии. Численно, одинсветовой год равен расстоянию, которое проходит свет за один год. Если более точно, то световой год — это расстояние, которое проходит свет в вакууме, без влияния гравитационных полей, за один юлианский год (365,25 суток или 31 557 600 стандартных секунд). В русской литературе световой год обозначается «св. г.», в зарубежной: «ly»

Чему равен один световой год

: Световой год в километрах: 9 460 730 472 580,8 км. 9 460 730 472 580 800 метров 63 241,077 астрономической единицы (а. е.) 1 световой год равен 0,306 601 парсека.

Кроме светового года выделяют также доли светового года: световой месяц, световая неделя, световой час, световая минута и световая секунда. Они редко встречаются, но любопытно будет посмотреть как выражаются различные расстояния в этих единицах:

Световой год — довольно удобная единица измерений расстояний в астрономии. Наибольшая скорость, с которой может распространяться информация в нашем мире — скорость света. Поэтому, расстояния, выраженные в световых годах, одновременно показывают, как быстро один космический объект может повлиять на другой.

Например, вы наверное слышали, что звезда Бетельгейзе в созвездии Орион должна взорваться в обозримом будущем (на самом деле — в пределах нескольких веков). Бетельгейзе расположена от нас на расстоянии от 495 до 640 световых лет. Если она взрывается прямо сейчас, то этот взрыв жители Земли увидят лишь через 500-600 лет. А если вы видите взрыв сегодня, то помните, что на самом деле взрыв произошёл примерно во времена Ивана Грозного… Из этого примера наглядно видно, как удобен световой год — он одновременно показывает и расстояние, и время.

Расстояние от Солнца до Луны

В среднем расстояние от Земли до Солнца равно 149,6 млн км. От Солнца до Луны оно примерно такое же. Но чтобы определить точное значение, надо учитывать, когда она ближе к звезде, а когда дальше от нее. Во всех фазах оно будет несколько отличаться.

Луна — единственный естественный спутник, находящийся так близко к Солнцу. Такие планеты, как Венера и Меркурий, не имеют своих спутников. Предположительно это связано с тем, что они медленно вращаются. Ни одно небесное тело не сможет удержаться на их орбите.

Расстояние в космосе измеряется сотнями и тысячами световых лет. Современные технологии пока не позволяют человеку путешествовать в открытом космосе. Остается лишь исследовать его с поверхности планеты или использовать для этого управляемые космические аппараты. Методы измерения расстояний между небесными телами постоянно совершенствуются. Сегодня самой передовой является технология лазерной локации.

Расстояние от Земли до Солнца примерно равняется расстоянию от Солнца и до Луны. Credit: otvet.imgsmail.ru.

Точное расстояние

На самом деле, Солнце находится приблизительно в 150 млн. км от нашей планеты. Это расстояние колеблется, из-за того, что земная орбита имеет форму эллипса. Наибольшее расстояние равное 152 млн. км фиксируется в июле, а наименьшее — в январе и составляет 147 млн. км. Отрезок пути длиной в 152 млн. км имеет название афелий, а минимальный отрезок в 147 млн. км – перигей. Для сравнения, расстояние от Земли до её спутника Луны составляет всего лишь 384 тыс. км.

Измерением расстояния от Земли до Солнца начали заниматься еще во времена Древней Греции, но методы расчета были довольно примитивны. В средние века для измерения расстояния стали использовать метод параллакса, однако и с его помощью не смогли добиться существенных результатов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий