Казалось бы, использовать привычные и понятные нам единицы измерения совершенно логично, но у космофизики существуют свои.
Единицы измерения зависят от ситуации. Например, если речь пойдет о расстоянии от кровати до холодильника, ты скорее всего будешь считать его в метрах. А вот если тебя спросят, какое расстояние от дома до школы, то можно дать ответ и в километрах. Но иногда нагляднее сказать: «Я живу в десяти минутах ходьбы» или «В трех автобусных остановках». На вопрос «Сколько времени ты проводишь в школе?» ты скорее всего ответишь в уроках, а не в часах, а «На какой высоте живешь?» в этажах, а не метрах.
Мы сами не всегда замечаем, как переходим от одной системы измерений к другим в зависимости от масштаба или структуры объекта. В астрономии также существует своя система измерений (и это не единственная область науки с собственными единицами), зависящая от того, что именно мы измеряем.
Если речь об относительно маленьких объектах и их частях, вполне допустимо использовать километры. Например, когда мы измеряем размер планеты или луны. Если речь идет о расстояниях внутри Солнечной системы (или любой другой тесной планетарной или звездной системы), то используют астрономическую единицу – те самые 150 миллионов километров между Землей и Солнцем.
Например, расстояние от Солнца до Венеры – 108 миллионов километров, а до Марса – 228 миллионов километров. В астрономических единицах это будет 0,7 а.е. и 1,5 а.е. соответственно, и тут гораздо нагляднее видно, что Марс от Земли почти в два раза дальше, чем Венера (еще раз, от Солнца до Земли ровно 1 а.е.).
На больших межзвездных расстояниях астрономические единицы становятся такими же неудобными, как и километры. Например, до ближайшей к нам звезды примерно 266 000 а.е. Или 4,2 световых года. Световой год – это расстояние, которое свет проходит за год. А заодно самая популярная мера измерения расстояний в космосе.
Чтобы познакомиться с еще одной мерой расстояния, нам потребуется понятие углового размера. Оглянись вокруг. Чтобы это сделать, нужно осмотреть все на 360°. Допустим, обоими своими глазами ты одновременно видишь половину круга, значит, угол твоего зрения – 180°. Если какая-то стена комнаты занимает половину твоего зрения, значит, ее видимый угловой размер – 90°. Если подойти ближе или дальше, он, конечно, изменится. При этом каждый градус делится еще на 60 угловых минут, а каждая минута еще и на 60 угловых секунд. Видимый диаметр нашего Солнца, если смотреть с Земли, – 31'59''. Читается как 31 угловая минута (обозначается одной черточкой) и 59 угловых секунд (две черточки).
А теперь представь, что смотришь на орбиту нашей планеты из космоса и при этом постоянно отходишь назад. В какой-то момент расстояние от Земли до Солнца будет занимать ровно 1 угловую секунду от всего круга зрения. Расстояние, на которое пришлось отойти, будет равно 3,26 световых года, или 206 264 а.е., или ровно 1 парсек. Тут как с этажами, странноватая единица измерения, но нужная для очень конкретной задачи – измерения расстояний до звезд по годовому смещению. Про смещение сейчас тоже поговорим.
Посмотри на другую сторону комнаты, закрыв один глаз. Теперь, не меняя положения головы, посмотри туда же но другим глазом. Попробуй быстро менять глаза и ты обнаружишь, что картинка как бы смещается. Это смещение называется параллакс. Чем дальше от тебя объект, тем меньше будет его параллакс при сравнении картинок с двух точек наблюдения. Но расстояние между точками можно увеличить и смотреть, например, не двумя разными глазами, а из двух разных углов комнаты. Самое большое расстояние между двумя точками наблюдения на Земле – это два конца ее орбиты. Поэтому, когда астрономы начали определять расстояния до звезд при помощи их параллакса, они делали одно измерение, ждали полгода и тогда уже делали второе измерение. Получается, они измеряли смещение звезды в течение полугода. Градусы параллакса оказалось удобно переводить именно в парсеки. Поэтому парсек оказался привязан к астрономическим единицам и градусам, а само это слово составлено из слов «параллакс» и «секунда».
Для самых далеких объектов во Вселенной может еще использоваться величина космологического красного смещения, обозначаемого буквой z. Дело в том, что чем дальше от нас объект, тем краснее он светит из-за эффекта красного смещения. Например, у галактики HD1 (одна из самых далеких от нас) красное смещение z = 13,2, а расстояние до нее 13 500 000 000 световых лет.
Представь, что запускаешь космический аппарат на Марс. В каких единицах измерения удобнее всего будет считать длину его пути?