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秒差距

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秒差距
1秒差距指的是從太陽至某一天體間,具有1角秒英語Minute and second of arc#Symbols and abbreviations視差的長度(非等比例繪製)
單位信息
單位制天文單位系統
物理量名稱長度
符號pc 
單位換算
1 pc相當於
   米制SI)單位   3.0857×1016 
   ~31拍米
   英制美制單位   1.9174×1013 mi
   天文單位系統   2.0626×105 au
   3.26156 ly

秒差距(英語:parsec,符號為pc)是一個宇宙距離尺度,用以測量太陽系以外天體長度單位。1秒差距定義為某一天體與1天文單位對角英語Subtended angle為1角秒時的距離[1],但於2015年時被重新定義為一個精確值,為648000/π天文單位。1秒差距的距離等同於3.26光年(31兆公里或19兆英里)。離太陽最近的恆星比鄰星,距離大約為1.3秒差距(4.2光年)[2]。絕大多數位於距太陽500秒差距(1630光年)內的恆星,可以在夜空中以肉眼看見。

秒差距最早於1913年,由英國天文學家赫伯特·霍爾·特納英語Herbert Hall Turner提出[3]。其英語名稱為一個混成詞,由「1角秒(arcsecond)的視差parallax)」組合而來,使天文學家可以只從原始觀測數據,就能夠進行天文距離的快速計算。由於上述部分原因,即使光年在科普文字與日常使用英語Usage上維持優勢地位,秒差距仍受到天文學天體物理學的喜愛。秒差距適用於銀河系內的短距離表述,但在描述宇宙大尺度的用途上,會將其加上詞頭來應用,如秒差距(kpc)表示銀河系內與周圍物體的距離,百萬秒差距(Mpc)描述銀河系附近所有星系的距離,秒差距(Gpc)則是描述極為遙遠的星系與眾多類星體

2015年8月,國際天文學聯合會通過B2決議文,將絕對星等熱星等英語bolometric magnitude進行標準定義,也包含將秒差距定義為一個精確值,即648000/π天文單位,或大約3.08567758149137×1016公尺(基於2012年國際天文學聯合會對於天文單位的精確國際單位制定義)。此定義對應於眾多當代天文學文獻中對於秒差距的小角度定義[4][5]

基礎定義

秒差距是一種最古老的,同時也是最標準的測量恆星距離的方法。它是建立在恆星視差的基礎上。

想像待測的恆星與一條地球公轉軌道的半徑線段(即一個天文單位長度)所成的三角形,分別度量待測恆星到太陽及到地球的邊長、與這兩條邊的夾角。當這個夾角為一角秒時,這個三角形是如此的狹長、以至於這兩條邊長可視為相等,那麼這個邊長即稱為一秒差距。此時這個三角形既可視為等腰三角形、又可視為直角三角形(因剩餘的兩個角極其接近直角)。

更詳細地說,周年視差的恆星與地球的距離,這個距離定義為一秒差距()。

計算秒差距的值

在上圖中(非等比例繪製),S代表太陽E代表地球在軌道中的其中一點。因此ES的距離就是1天文單位(au)。假設角SDE為1角秒(1度的1/3600),D為太空當中的某一點,因此依據上述定義,該點與太陽間的距離就稱為1秒差距。根據三角學SD的距離可由下列方式計算出來:

使用小角度近似[a],也就是極端小角度的正切值近乎等同於該角度本身(以弧度表示):

由於1天文單位被定義為149597870700 [6],因此可以計算出下列值:

1秒差距 206264.806247096天文單位
3.085677581×1016公尺
19.173511577英里
3.261563777光年

長度單位

使用秒差距的長度單位
長度單位 縮寫 表示 備註
秒差距 pc 3.261光年(近似值) 可用於測量鄰近恆星之間的距離。
千秒差距 kpc 1000秒差距 可用於測量星系星系團內部天體之間的距離。
百萬秒差距(兆秒差距) Mpc 1,000,000秒差距 用於測量鄰近星系或星系團之間的距離。
十億秒差距(吉秒差距) Gpc 1,000,000,000秒差距 可用於測量大尺度纖維狀結構(比如CfA2長城)的距離和長度或類星體的距離。

天體視差

天體的視差越大,則其距離就越近。反之,則視差越小,離我們越遠。離我們最近的恆星太陽除外)比鄰星的距離約為1.29pc(4.22光年)。

註腳

  1. ^ 對於此計算方式,其誤差值約為10億分之一(1×10−9)。

參考文獻

  1. ^ Cosmic Distance Scales - The Milky Way. [24 September 2014]. (原始內容存檔於2015-08-10). 
  2. ^ Benedict, G. F.; 等. Astrometric Stability and Precision of Fine Guidance Sensor #3: The Parallax and Proper Motion of Proxima Centauri (PDF). Proceedings of the HST Calibration Workshop: 380–384. [11 July 2007]. (原始內容存檔 (PDF)於2016-09-09). 
  3. ^ Dyson, F. W. Stars, Distribution and drift of, The distribution in space of the stars in Carrington's Circumpolar Catalogue. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. March 1913, 73: 334–342. Bibcode:1913MNRAS..73..334D. doi:10.1093/mnras/73.5.334. There is a need for a name for this unit of distance. Mr. Charlier has suggested Siriometer ... Professor Turner suggests parsec, which may be taken as an abbreviated form of 'a distance corresponding to a parallax of one second'. 
  4. ^ Cox, Arthur N. (編). Allen's Astrophysical Quantities 4th. New York: AIP Press / Springer. 2000. Bibcode:2000asqu.book.....C. ISBN 0387987460. 
  5. ^ Binney, James; Tremaine, Scott. Galactic Dynamics 2nd. Princeton, NJ: Princeton University Press. 2008. Bibcode:2008gady.book.....B. ISBN 978-0-691-13026-2. 
  6. ^ International Astronomical Union (編), RESOLUTION B2 on the re-definition of the astronomical unit of length (PDF), RESOLUTION B2, Beijing: International Astronomical Union, 31 August 2012 [2017-11-01], (原始內容存檔 (PDF)於2013-08-16), The XXVIII General Assembly of International Astronomical Union recommends [adopted] that the astronomical unit be redefined to be a conventional unit of length equal to exactly 149597870700 米, in agreement with the value adopted in IAU 2009 Resolution B2 
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秒差距
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