Астрономиялық бірліктер туралы 34 қызықты мәліметтер

Адамзат ежелден қоршаған әлемді өлшеуге ұмтылып келеді — алдымен қадаммен және шынтақпен, кейін метр мен километр арқылы. Алайда уақыт өте келе адамдар соншалықты орасан кеңістіктермен бетпе-бет келді, сондықтан үйреншікті өлшемдер мүлдем жарамсыз болып қалды. Ғарыштық қашықтықтарды игеру адам қиялына сыймайтын ауқымдарды сипаттай алатын жаңа өлшем бірліктерін енгізуді талап етті. Астрономиядағы ең маңызды құралдардың бірі астрономиялық бірлік болып табылады — ол Жер мен Күн арасындағы қашықтыққа негізделген және планеталық жүйелердің құрылымын түсінікті сандармен сипаттауға мүмкіндік береді. Осындай эталонсыз қазіргі астрофизика, аспан механикасы және планетология өздерінің негізгі тілінен айырылар еді. Сондықтан бұл өлшем бірлігінің пайда болу тарихы, оның нақты мәні және қолданылу салалары ерекше назар аударуға тұрарлық.

1. Астрономиялық бірлік — ресми түрде қабылданған қашықтық өлшемі, ол шамамен 149 597 870,7 километрге тең. Бұл Жердің орталығынан Күннің орталығына дейінгі орташа арақашықтық болып саналады. Басқаша айтқанда, бұл шамамен 150 миллион километр немесе американдық өлшем жүйесінде шамамен 93 миллион миль.
2. Халықаралық астрономиялық одақ 2012 жылы астрономиялық бірліктің нақты мәнін тұрақты шама ретінде бекітті. Бұған дейін оның мәні өлшеу әдістері жетілдірілген сайын қайта есептеліп отырды. Мұндай шешім Жер орбитасының параметрлеріне тәуелділікті жоюға мүмкіндік берді.
3. Бұл бірліктің халықаралық ғылыми қысқартуы — «а.б.» қазақ және орыс тілдерінде, ал латынша жазылымында «au». 2012 жылғы біріздендіруге дейін «AU» немесе «AE» сияқты белгілер қолданылған, бұл ғылыми жарияланымдарда кейде шатасуға әкелген. Қазіргі кезде «au» жазылымы ресми стандарт болып саналады.
4. Күнге дейінгі қашықтықты бағалауға алғашқы әрекеттер антикалық дәуірде жасалған. Біздің дәуірімізге дейінгі III ғасырда грек астрономы Аристарх Самосский нақты мәннен шамамен 20 есе кіші нәтиже алғанымен, қолданған геометриялық әдісі негізінен дұрыс болды. Бұл ежелгі ғылымның жоғары деңгейін көрсетеді.
5. Астрономиялық бірлікті анықтаудағы маңызды серпіліс Венераның Күн дискісінен өтуін бақылаумен байланысты болды. XVIII ғасырдың басында ағылшын астрономы Эдмунд Галлей осы құбылысты пайдаланып Күн параллаксын есептеуді ұсынды. 1761 және 1769 жылдары ұйымдастырылған халықаралық экспедициялар алғаш рет жеткілікті дәл нәтижелер берді.
6. Жарық бір астрономиялық бірлік қашықтықты шамамен 8 минут 20 секундта өтеді. Демек, біз Күнді әрдайым сегіз минуттан астам уақыт бұрынғы күйінде көреміз. Бұл факт Күн жүйесінің ішінде де жарық жылдамдығының шексіз емес екенін көрсетеді.
7. Жер мен Күн арасындағы қашықтық жыл бойы өзгеріп тұрады, себебі Жер орбитасы шеңбер емес, эллипс болып табылады. Қаңтардың басында болатын перигелий кезінде арақашықтық шамамен 147,1 миллион километрге дейін азаяды. Ал шілде айының басындағы афелийде ол шамамен 152,1 миллион километрге дейін ұлғаяды.
8. Юпитер Күннен шамамен 5,2 астрономиялық бірлік қашықтықта орналасқан, Сатурн — 9,5 бірлікте, ал Нептун шамамен 30 бірлікте. Мұндай өлшем жүйесі планеталық жүйенің ауқымын бірден түсінуге мүмкіндік береді. Сондықтан астрономиялық бірлік орбиталарды салыстырмалы зерттеуде өте қолайлы.
9. Күнге ең жақын планета Меркурий орта есеппен небәрі 0,39 астрономиялық бірлік қашықтықта орналасқан. Бұл оның Күнді Жерге қарағанда шамамен екі жарым есе жақын айналатынын білдіреді. Осындай жақындық Меркурийдегі температураның −180 °C-тан +430 °C-қа дейін өзгеруіне себеп болады.
10. Күн жүйесіндегі планеталардың орналасуын сипаттайтын Тициус–Боде ережесі астрономиялық бірліктер арқылы тұжырымдалған. Бұл заң қазіргі ғылымда қатаң физикалық заң ретінде мойындалмаса да, Уран мен астероидтар белдеуінің орналасуын алдын ала болжауға көмектесті. Ыңғайлы өлшем бірлігі болмаса, мұндай заңдылықты байқау әлдеқайда қиын болар еді.
11. Плутон кіретін Койпер белдеуі Күннен шамамен 30-дан 50 астрономиялық бірлікке дейін созылады. Оның ар жағында жүздеген бірлікке дейін жалғасатын шашыраңқы диск орналасқан. Бұл аймақтар планеталық жүйе қалыптасқан кезде қалған бастапқы материалдың қоймасы деп есептеледі.
12. Оорт бұлты — ұзақ периодты кометалардың ықтимал көзі болып саналатын мұзды денелерден тұратын гипотетикалық сфералық аймақ. Ғалымдардың есептеуінше, ол Күннен шамамен 2000-нан 100 000 астрономиялық бірлікке дейін созылады. Оның сыртқы шекарасы бізге ең жақын жұлдыз — Проксима Центавраға дейінгі қашықтықтың шамамен төрттен бір бөлігінде орналасқан.
13. Проксима Центавраға дейінгі қашықтық шамамен 268 000 астрономиялық бірлік немесе 4,24 жарық жылы. Осы салыстыру астрономиялық бірліктің жұлдызаралық қашықтықтарды сипаттауға жеткіліксіз екенін көрсетеді. Мұндай жағдайда жарық жылы немесе парсек қолданылады.
14. Бір парсек шамамен 206 265 астрономиялық бірлікке тең. Ол бір астрономиялық бірлік бір бұрыштық секунд бұрышпен көрінетін қашықтық ретінде анықталады. Бұл екі өлшемнің байланысы жұлдыздарға дейінгі қашықтықты өлшеуде қолданылатын тригонометриялық параллакс әдісінің негізін құрайды.
15. 1977 жылы ұшырылған «Вояджер-1» ғарыш аппараты 2024 жылға қарай Күннен 160 астрономиялық бірліктен астам қашықтыққа жетті. Бұл оны адам жасаған ең алыс объектіге айналдырды. Соған қарамастан, ол ең жақын жұлдызға дейінгі жолдың өте аз бөлігін ғана өтті.
16. XX ғасырда астрономиялық бірлікті өлшеудің ең дәл тәсілдерінің бірі радиолокация болды. Ғалымдар радиосигналдарды Венераға жіберіп, олардың қайтып келу уақытын өлшеді. Осылайша қашықтық бірнеше километр дәлдікпен анықталды.
17. NASA және басқа ғарыш агенттіктері планетааралық миссиялардың траекторияларын есептегенде астрономиялық бірлікті негізгі өлшем ретінде қолданады. Оның мәні метрге дейін дәл болмаса, ғарыш аппараттары өз нысандарына жете алмайтын еді. 1999 жылы жоғалған Mars Climate Orbiter аппараты өлшем бірліктерінің сәйкессіздігінен апатқа ұшырағаны белгілі.
18. Негізгі астероидтар белдеуі Күннен шамамен 2,2-ден 3,2 астрономиялық бірлікке дейінгі қашықтықта орналасқан. Юпитермен гравитациялық резонанстар осы аймақта толыққанды планетаның қалыптасуына кедергі келтіреді. Орбиталардағы бос аралықтар Кирквуд саңылаулары деп аталады.
19. Жұлдыздың өмір сүруге қолайлы аймағы — планета бетінде сұйық су болуы мүмкін кеңістік бөлігі — көбіне астрономиялық бірліктермен көрсетіледі. Күн үшін бұл аймақ шамамен 0,95-тен 1,37 астрономиялық бірлікке дейін созылады. Жер осы аралықтың дәл ортасына жуық орналасқан.
20. Астрономиялық бірлік басқа жұлдыз жүйелерін сипаттауда да қолданылады. Экзопланеталардың орбиталары көбіне олардың жұлдызынан астрономиялық бірліктермен өлшенеді. Мысалы, Kepler-452b планетасы өз жұлдызын шамамен 1,05 астрономиялық бірлік қашықтықта айналады.
21. Күн желі — Күн шығаратын зарядталған бөлшектер ағыны — астрономиялық бірліктермен өлшенетін қашықтықтың квадратына кері пропорционал әлсірейді. Марс орбитасында, шамамен 1,52 астрономиялық бірлік қашықтықта, оның тығыздығы Жер маңындағыдан әлдеқайда төмен. Бұл планеталардың магниттік қорғанысына әсер етеді.
22. Күннің гравитациялық ықпалы шамамен 125 000 астрономиялық бірлікке дейін созылады, бұл аймақ Күннің Хилл сферасы деп аталады. Оның ар жағында галактикалық тартылыс күші басым бола бастайды. Осындай ауқымды түсіну астрономиялық бірлік арқылы жеңілдейді.
23. Кеплердің үшінші заңы бойынша планетаның Күнді айналу периоды оның орбитасының үлкен жарты осімен байланысты. Егер үлкен жарты ось астрономиялық бірліктермен көрсетілсе, онда айналу периодының квадраты жарты осьтің кубына тең болады. Юпитер үшін бұл шамамен 11,86 жыл.
24. XVII ғасырдың ортасында Джованни Кассини мен Жан Рише Париж бен Кайенна қалаларынан Марсты бір уақытта бақылап, оның параллаксын анықтады. Осы арқылы Күн жүйесінің нақты масштабы алғаш рет есептелді. Олардың нәтижесі шынайы мәннен небәрі 7 пайызға ғана айырмашылық көрсетті.
25. 1769 жылғы Венера транзитін зерттеу халықаралық ғылыми ынтымақтастықтың алғашқы ірі мысалдарының бірі болды. Ұлыбритания, Франция, Ресей және басқа елдер арнайы экспедициялар ұйымдастырды. Капитан Джеймс Кук бұл құбылысты Таити аралында бақылаған.
26. Жарық астрономиялық бірлігі — жарықтың бір астрономиялық бірлікті жүріп өту уақыты — радиоастрономияда сигналдың кешігу бірлігі ретінде қолданылады. Оның мәні шамамен 499 секунд немесе 8,317 минут. Бұл мән телескоп желілерін синхрондауда маңызды.
27. Күн тұрақтысы — бір астрономиялық бірлік қашықтықта бір шаршы метрге түсетін күн энергиясының мөлшері — шамамен 1361 ватт. Бұл көрсеткіш спутниктердегі күн батареяларының қуатын есептеуде және планеталардың климатын модельдеуде қолданылады.
28. Марс миссиялары астрономиялық бірлік ұғымының практикалық маңызын жақсы көрсетеді. Жер мен Марс ең жақын орналасқанда олардың арақашықтығы шамамен 0,37 бірлік болады. Ал ең алыс орналасқанда ол 2,67 бірлікке дейін жетеді.
29. Астрономиялық бірлік гелиосфераны — Күн желі түзетін алып кеңістікті — сипаттауда да қолданылады. Оның шекарасы шамамен 120 астрономиялық бірлік қашықтықта орналасқан. «Вояджер-1» аппараты 2012 жылы осы шекараны кесіп өтті.
30. XX ғасырдың басында Эрос астероиды астрономиялық бірлікті нақтылауда маңызды рөл атқарды. 1900–1901 жылдары жүргізілген халықаралық бақылаулар оның параллаксын анықтауға мүмкіндік берді. Алынған мән қазіргі нәтижелерге өте жақын болды.
31. Қос жұлдыз жүйелеріндегі арақашықтықтарды сипаттауда да астрономиялық бірлік қолданылады. Мысалы, Альфа Центавра жүйесіндегі екі жұлдыздың орташа арақашықтығы шамамен 23 астрономиялық бірлік. Бұл Уранның Күннен қашықтығына ұқсас.
32. Астрономиялық бірлік ғарыш биологиясында да қолданылады. Әртүрлі жарықтылықтағы жұлдыздар үшін өмір сүруге қолайлы қашықтық осы өлшеммен есептеледі. Қызыл ергежейлі жұлдыздардың маңында мұндай аймақ небәрі 0,1–0,3 астрономиялық бірлік болуы мүмкін.
33. Теория бойынша астрономиялық бірліктің мәні өте баяу өзгеруі мүмкін. Күн уақыт өте келе массасының бір бөлігін сәуле шығару және күн желі арқылы жоғалтады. Миллиард жыл ішінде Жер орбитасы бірнеше мың километрге кеңеюі ықтимал.
34. Астрономиялық бірлік ұғымы адамзаттың дүниетанымына да әсер етті. Эдмунд Галлей бүкіл әлем ғалымдарын бір шаманы өлшеу үшін бірігуге шақырғанда, бұл ғылым тарихындағы алғашқы жаһандық ынтымақтастықтардың бірі болды. Күнге дейінгі қашықтықты өлшеу талпынысы адамзаттың Жер шегінен тыс кеңістікті түсінуге деген ұмтылысын көрсетті.

Астрономиялық бірлік — жай ғана анықтамалықтағы сан емес, ғылым дамыған сайын жетілдіріліп отырған таным құралы. Ол классикалық астрономияны, қазіргі физиканы, ғарыш техникасын және тіпті ғарыш биологиясын байланыстыратын әмбебап тілге айналды. Марсқа ұшулар, экзопланеталарды іздеу және ғарышты әрі қарай зерттеу барысында бұл өлшем әлі ұзақ уақыт бойы негізгі құралдардың бірі болып қала береді. Адамзат ғаламды қаншалықты терең зерттеген сайын, жақын әрі өлшенетін нәрселерді түсіну шексіз алыс кеңістікті танумен тығыз байланысты екенін соғұрлым айқын аңғарады.