Расстояние от Земли до Солнца: сколько в километрах и как его измеряли

Точное расстояние на сегодняшний день

Расстояние от Земли до Солнца постоянно меняется, варьируясь от 147 093 163 км в январе до 152 100 527 км в июле из-за эллиптической орбиты планеты (данные 2022 г.). Это означает, что расстояние до Солнца меняется каждую секунду. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 149,6 млн км. Это среднее и общепринятое значение, но не окончательное значение, поскольку орбита Земли каждый год немного меняется из-за гравитационного воздействия ее естественного спутника Луны.

Каждые 100 лет наша планета удаляется от Солнца примерно на 15 метров.

Астрономическая единица

Астрономический прибор был одобрен в 2012 году Международным астрономическим союзом для определения расстояния между небесными телами, расположенными вблизи нашей планеты. Оно представляет собой среднее расстояние от Земли до Солнца и равно 149 597 870,7 км.

Над его устранением с древнейших времен работали следующие выдающиеся учёные:

• Аристарх Самосский;
• Гиппарх Никейский;
• Кристиан Гюйгенс;
• Джовани Кассини;
• Жан Рише;
• Николь, капитан.

Если расстояние от Солнца до нашей планеты составляет 1 а.е., то для Юпитера этот показатель равен 5,2 а.е., а для Нептуна – 30,1 а.е.

Расстояние от Солнца до планет Солнечной системы в астрономических единицах

В соответствии с международным стандартом она обозначается как «ua», что является сокращением от «астрономической единицы» на английском языке. В литературе допускаются и два других вида обозначений – через точку («уа») или заглавными буквами («уа»).

Приливы и отливы

Несмотря на относительно небольшие размеры Луны и ее большое расстояние от Земли, она по-прежнему оказывает на нашу планету значительную гравитационную силу. Это влияет на уровень мирового океана, вызывая приливы и отливы в разных районах. Там, где влияние Луны сильнее, возникают приливы, где оно слабее, возникают приливы.

Прилив и отлив — это периоды, когда уровень воды соответственно самый высокий и самый низкий. Разница между низкой и высокой водой называется высотой прилива.

Наиболее сильные подъемы уровня воды происходят во время весенних приливов, когда Солнце вместе с Луной оказывают на Землю толчок в одном направлении. Когда прилив самый низкий, гравитационные силы Солнца и Луны действуют под углом 90 градусов друг к другу. Это называется квадратурным приливом.

Афелий и перигелий

Наша планета вращается вокруг Солнца, но нельзя сказать, что она всегда вращается вокруг звезды на одном и том же расстоянии. Периодически, каждые полгода, планета либо находится на минимальном расстоянии от Солнца, в перигелии, либо удаляется от света еще на 5 миллионов км, занимая самое удаленное положение – афелий.

Точка в космосе, где планета приближается к единственной звезде Солнечной системы, называется перигелием. Перигелий Земли составляет 147 миллионов км, и планета достигает его зимой, а именно со 2 по 5 января.

Афелий — это точка, в которой Земля находится на расстоянии 152 миллионов км от Солнца. В это время расстояние до звезды достигает максимального значения, а угол смещения у нее составляет 31’28 градусов. Это на 3% меньше видимого диаметра Солнца, когда оно находится в перигелии.

Также стоит отметить, что происходит с Землей, когда она находится в афелии и перигелии. Когда Земля находится на первой позиции, она получает на 7% меньше солнечного света. Эта разница влияет на разницу температур в северном и южном полушариях планеты: в северном полушарии зима мягче, чем в южном, а лето в южном полушарии теплее, чем в северном.

Единицы измерения космических расстояний

В настоящий момент астрономы всего мира используют для своих исследований самые разнообразные единицы измерения, ведь общепринятые «земные» величины ничтожны в космических масштабах, а потому их использование крайне непрактично.

Астрономическая единица, как говорилось ранее, показывает путь, который необходимо пройти от нашей планеты до Солнца. По отношению к земным ценностям это расстояние составляет примерно 147 миллионов километров. Эта единица чаще всего фигурирует в исследованиях, связанных с расстояниями между небесными телами в нашей Солнечной системе.

Световой год — это расстояние, найденное при вычислении скорости света, и оно соответствует значению, которое солнечный фотон может пройти за 1 земной год. Если перевести это расстояние в привычные нам меры длины, оно будет соответствовать 9,46 триллиона километров. Это устройство используется астрономами для измерения расстояния между звездами и объектами за пределами Солнечной системы.

Самая крупная единица измерения — парсек. Эта величина равна 3,26 светового года.

Как бы далеко ни было Солнце, мы видим его свет каждый день, не задумываясь о том, какой путь нужно пройти, чтобы осветить и согреть нашу планету.

Измерения расстояния до солнца в древней Греции

Во времена существования Древней Греции одной из важнейших наук была геометрия. Благодаря своим обширным познаниям в этой области науки древние греки смогли сделать множество астрономических открытий, в том числе измерить расстояние до Солнца, без каких-либо специальных инструментов. Основным методом исследования звезд было наблюдение за небом.

Предположения Аристарха Самосского

Древних греков также интересовал вопрос об удалении звезды от Земли, но до наших дней сохранилось очень мало работ. Одним из них является запись Аристарха Самосского, жившего в III веке до нашей эры. В нем он показал размеры Земли, Солнца и Луны, а также расстояние между ними.

Главным отличием работ этого древнегреческого учёного была научная обоснованность, а не просто догадки. Он сделал это, используя геометрические формулы — необычный подход в то время, когда теории и предположения ценились больше.

Сначала он производил наблюдения за фазами Луны, ее движением, а также отслеживал солнечные и лунные затмения. Затем он использовал теорему Пифагора, приняв расстояния между Луной и Землей, а также Луной и Солнцем за основания треугольника, а расстояние от Земли до Солнца — за гипотенузу. На основании этих данных Аристарх Самосский не только предположил, но и обосновал, что Луна имеет сферическую форму. После этого математик определил взаимосвязь вышеупомянутых небесных тел друг с другом и обнаружил, что Солнце находится в 20 раз дальше от планеты, чем Луна.

Современные исследователи проверили записи Аристарха Самосского и пришли к выводу, что он ошибся — на самом деле звезда в десятки раз больше, чем в его расчетах. Но в свое время работы древнегреческого ученого внесли большой вклад в изучение Солнечной системы и всех небесных тел, находящихся в ней.

Измерения Гиппарха Никейского

Гиппарх Никейский, живший во II веке до нашей эры, считается одним из основоположников астрономии. Его вклад в эту науку заключается в следующем:

• внедрение тригонометрических методов в изучении звезд;
• повысить точность измерений с помощью специальных приборов – секстанта и квадранта;
• создание звездного каталога;
• создание системы звездных величин;
• расчет прецессии равноденствий;
• теории о затмениях.

Гиппарх Никейский

Этот древнегреческий учёный также поставил вопрос о расстоянии от Солнца до Земли. Исходя из того, что свет длиннее спутника Земли, он предположил, что минимальное расстояние до Луны составляет 71 земной радиус, а максимальное — 83. Затем, используя уже полученные данные и наблюдения за солнечными созвездиями, Гиппарх Никейский выдвинул теорию, что расстояние до Солнца варьируется от минимума 490 земных радиусов (3,115 млн км) до максимума 2550 (16,21 млн км.).

Расчеты нового времени

Во время научной революции 17 века учёные вновь заинтересовались вопросом о расстоянии до Солнца. Иоганн Кеплер был первым, кто бросил вызов предположениям древнегреческих астрономов. Он заявил, что они слишком низкие.

Поскольку тогда появились телескопы, астрономы могли работать с гораздо более точными данными, чем в древности. Самым первым измерением, близким к современному, было предположение Христиана Гюйгенса, голландского ученого, которое отличалось от нынешней длины всего на 7%. Со временем измерения становились все более точными.

Метод прямоугольных треугольников Кристиана Гюйгенса

Чтобы определить расстояние до Солнца, Гюйгенсу понадобился прямоугольный треугольник, короткая сторона которого была бы точным расстоянием до любого другого небесного тела. Для этого Гюйгенс выбрал Венеру. Наблюдая за фазами Венеры, Гюйгенс построил прямоугольный треугольник, где прямым углом было Солнце – Венера – Земля. Он также легко нашел угол Солнце-Земля-Венера.

Теперь оставалось лишь найти расстояние между двумя планетами, для чего ему сначала нужно было узнать размеры Венеры. На этом этапе расчетов Гюйгенс сделал совершенно ненаучное предположение, что Венера и Земля были почти одинакового размера, но, несмотря на это, он был прав – обе планеты на самом деле очень похожи по размерам. Определив расстояние между этими двумя небесными телами, Гюйгенс начал рассчитывать гипотенузу треугольника и получил ответ 160 миллионов км.

Измерения Кассини и Рише

Джованни Кассини и Жан Рише также говорили об астрономической единице измерения. Их озадачил вопрос измерения расстояний в космосе. Чтобы определить расстояние между нашей планетой и Солнцем, ученые решили использовать метрическую систему. Для своего эксперимента они сначала зафиксировали, используя метод суточного параллакса, расстояние от Земли до Марса, а затем до единственной звезды в нашей планетной системе. В 1672 году партнеры представили четкие цифры – 140 миллионов километров.

Джованни Кассини

Это значение считалось наиболее точным до 20 века. Столь большой разрыв объясняется отсутствием необходимых приборов и оборудования, способных с наименьшей погрешностью предоставить четкую информацию о расстоянии между небесными телами.

Метод параллакса

Параллакс – это кажущееся смещение наблюдаемого объекта в зависимости от положения точки наблюдения. Если вы знаете расстояние между этими двумя точками и угол смещения объекта между ними, вы можете использовать законы геометрии и тригонометрии для определения его расстояния.

Этот метод сначала использовали древнегреческие астрономы, а затем и современные учёные. Для этого чаще всего использовали два ориентира, между которыми предварительно измеряли расстояние по прямой. Ученые согласились одновременно измерить относительный угол между объектом и Землей, после чего объединили результаты и вычислили расстояние до объекта.

Для определения расстояния планет друг от друга и создания специальных инструментов этот метод использовали следующие астрономы:

• Галилео Галилей;
• Джованни Кассини;
• Жан Рише;
• Иоганн Франц Энке;
• Карл Густав Витт.

Благодаря точности этого метода удалось создать такой астрономический инструмент, как телескоп; были также получены новые данные о расстоянии до Марса, Венеры и Солнца, открыт астероид Эрос.

Метод стандартных свечей

Этот метод подчиняется закону светопропускания – яркость света обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника. Если вы знаете частоту электромагнитного излучения объекта, вы можете найти его температуру в Кельвинах и, следовательно, его светоотдачу. Этот метод используют современные ученые для определения расстояний до очень далеких звезд и галактик.

Поскольку Солнце — одна из наиболее хорошо изученных звезд, вычислить среднее расстояние до Солнца относительно легко — оно составит 497 световых секунд, или 149 миллионов км.

Легкий второй – 299 792,46 км. Самая маленькая космическая единица измерения. Луч света преодолевает это расстояние за одну секунду.

Исследования новейшего времени

Поскольку человечество изобрело новые методы расчета расстояний, такие как лазерные дальномеры и радары, расстояние до космических тел теперь можно рассчитать с очень высокой точностью. Венера снова использовалась в качестве ориентира для измерений. Получив точное расстояние до него, учёные в 1961 году легко вычислили искомую величину – т.е расстояние до Солнца.

Но исследователи не остановятся на достигнутом. Недавно НАСА запустило в космос солнечный зонд «Паркер» — зонд для детального изучения солнечных явлений. Зонд способен выдерживать температуру до 1450°C, и это позволит ему максимально приблизиться к Солнцу (в конечном итоге между ними останется всего 6 миллионов км.)

Метод радиолокации

В начале 20 века появились первые радары. Благодаря способности измерять расстояния их начали использовать для изучения космоса. Вопрос о том, каково точное расстояние между небесными телами, продолжал волновать умы исследователей в различных областях, и поэтому с 1946 года астрономы стали активно использовать радар для уточнения астрономической единицы. Необходимо было послать длинную сильную радиоволну, так как остальная часть терялась на фоне электромагнитного поля Солнца.

В 1961 году результат был наконец достигнут, и миру стало известно среднее расстояние до Солнца – 149 599 300 км. Однако в расчетах произошла ошибка. Оно составило 2 тысячи км, поэтому на следующий год исследование было повторено, и снова ученые получили новые данные, согласно которым расстояние планеты от Солнца составило 149 598 100 км. На этот раз ошибка составила всего 750 км, что стало более точным результатом по сравнению с предыдущим опытом.

Определение дистанции лазером

Раньше лазерные дальномеры имели незначительную погрешность в 1,5-2 метра на расстоянии 1000 км. Сегодня они обладают невероятной точностью. На том же расстоянии погрешность составляет всего 10 мм. Это дает возможность производить высокоточные измерения астрономических объектов.

Используя лазер и искусственные отражатели, установленные на лунной поверхности, исследователям удалось добиться сверхточных результатов с погрешностью в несколько сантиметров. Такие четкие измерения послужат надежной основой для будущих расчетов.

Измерения расстояния до Cолнца в древней Греции

Древняя Греция – место, где зародились основы большинства современных наук: математики, химии, физики. Астрономия не была исключением. Великие умы Древней Греции первыми задумались об изучении звезд и заинтересовались тайнами Вселенной и всего, что находится за пределами нашей планеты.

Предположения Аристарха Самосского

Первым ученым, который фигурирует в исторических источниках как тот, кто стремился выяснить, каков путь между Солнцем и Землей, является Аристарх Самосский, живший в III веке до нашей эры.

Расчеты этого исследователя основаны на теореме Пифагора, согласно которой квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов. Наблюдая за фазами Луны и ее положением по отношению к Земле, ученый пришел к выводу, что если вершинами прямоугольного треугольника являются Земля, Луна и Солнце, то Солнце и Земля будут соединены гипотенузой. Согласно теореме, в этом случае расстояние от Земли до Солнца будет в 20 раз больше, чем расстояние от Земли до Луны.

Стоит обратить внимание на то, что именно Аристарх пришел к выводу, что Земля движется вокруг Солнца, но фактически не меняет своего положения.

Смелые предположения астронома не получили поддержки, так как, согласно религиозным предрассудкам того времени, именно Земля была центром Вселенной и венцом мироздания, а гелиоцентрические воззрения опровергали это мнение.

Несмотря на то, что предположения Аристарха были во многом ошибочны, его исследования легли в основу и дали импульс последующему развитию астрономии в этом направлении.

Измерения Гиппарха Никейского

Следующим ученым, оставившим свой след в развитии астрономии, стал Гиппарх Никейский, живший во II до н э. На основе достижений Гиппарха были созданы последние астрономические инструменты, позволяющие производить точные измерения расстояний между звездными объектами, получившие название квадрантов и секстант.

Они выполнены на основе тригонометрических тождеств и позволяют дать наиболее точное значение углов звезд и небесных объектов. Кроме того, Гиппарх Никейский первым подробно изучил видимые звезды и ввел понятие звездных величин, разделив звезды по звездной величине в первом звездном каталоге.

Великим достижением Гиппарха Никейского являются предсказания равноденствий и теории затмений.

Что касается расчета рассматриваемого расстояния, то Гиппарх впервые смог вычислить расстояние до Луны, которое, по его мнению, было равно 71 земному радиусу. По его расчетам, расстояние до Солнца было рассчитано наименее точно из-за того, что первые измерительные приборы имели довольно низкую степень точности. По его расчетам, расстояние от Земли до Солнца находилось в пределах от 490 до 2550 земных радиусов.

Читайте также: Недра Земли — подземные ресурсы и их использование человеком