秒差距 1秒差距指的是從太陽至某一
天體 間,具有1
角秒 視差 的長度(非等比例繪製)
单位制 天文單位系統 物理量名称 長度/距離 符号 pc 1 pc 相当于
米制 (SI )單位 7016308570000000000♠ 3.0857× 1016 米 ~31拍米 英制 與美制单位 7016308575618560000♠ 1.9174× 1013 mi 天文單位系統 7005206260000000000♠ 2.0626× 105 au 7016308567400801506♠ 3.26156 ly
秒差距 (英語:parsec ,符號為pc )是一個宇宙距离尺度 ,用以測量太陽系 以外天體 距離的單位 。1秒差距約為3.26光年 、206,000天文單位 或 3.085677585519*1016 公尺(19兆英里)[ a] 。秒差距的原理使用了視差 與三角學 ,其定義為1天文單位 的對角 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:7005648000000000000♠ 648000 / π 天文單位 。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 提出[ 3] 。其英語名稱為一個混成詞 ,由「1角秒(arcsec ond )的視差 (par allax )」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 上維持優勢地位,秒差距仍受到天文學 與天體物理學 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,如千 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,吉 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 與熱星等 進行標準定義,也包含將秒差距定義為一個精確值,即7005648000000000000♠ 648000 / π 天文單位 ,或大約7016308567758149137♠ 3.085677 581 491 37 × 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
秒差距是一种最古老的,同时也是最标准的测量恒星 距离的方法。它是建立在恆星视差 的基础上。
想象待测的恒星与一条地球公转 轨道的半径线段(即一个天文单位 长度)所成的三角形,分别度量待测恒星到太阳及到地球的边长、与这两条边的夹角 。当这个夹角为一角秒 时,这个三角形是如此的狭长、以至于这两条边长可视为相等,那么这个边长即称为一秒差距。此时这个三角形既可视为等腰三角形、又可视为直角三角形(因剩余的两个角极其接近直角)。
更详细地说,周年视差
π
=
1
″
{\displaystyle \pi =1''}
的恒星与地球的距离
r
=
206
265
A
U
{\displaystyle r=206\,265\,\mathrm {AU} }
,这个距离定义为一秒差距(
1
p
c
{\displaystyle 1\,\mathrm {pc} }
)。
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 在軌道上的一個點。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:
tan
1
″
=
E
S
S
D
{\displaystyle \mathrm {\tan 1''} ={\frac {\mathrm {ES} }{\mathrm {SD} }}}
使用小角度近似 [ b] ,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):
S
D
≈
E
S
1
″
=
1
AU
1
60
×
60
×
π
180
=
648
000
π
AU
≈
206
264.81
AU
{\displaystyle \mathrm {SD} \approx {\frac {\mathrm {ES} }{1''}}={\frac {1\,{\mbox{AU}}}{{\frac {1}{60\times 60}}\times {\frac {\pi }{180}}}}={\frac {648\,000}{\pi }}\,{\mbox{AU}}\approx 206\,264.81\,{\mbox{AU}}}
由於1天文單位被定義為7011149597870700000♠ 149597 870 700 米 =[ 6] ,因此可以計算出下列值:
1秒差距
≈ 7005206264806247096♠ 206264 .806247 096 天文單位
≈ 7016308567758100000♠ 3.085677 581 × 1016 公尺
≈ 7001191735115770000♠ 19.173511 577 兆英里
≈ 7000326156377700000♠ 3.261563 777 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 或星系團 內部天體之間的距離。
百萬秒差距
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。
兆秒差距(太秒差距)
Tpc
1,000,000,000,000秒差距
天體視差
天体的视差 越大,则其距离就越近。反之,则视差越小,离我们越远。离我们最近的恒星 (太阳 除外)比邻星 的距离约为1.29pc(4.22光年)。
註腳
^ 這裡的一兆是短尺度 ,即1012 (一百萬的百萬,或長尺度上的十億)。
^ 對於此計算方式,其誤差值約為10億分之一(6991100000000000000♠ 1× 10−9 )。
參考文獻
^ Cosmic Distance Scales - The Milky Way . [24 September 2014] . (原始内容存档 于2015-08-10).
^ Benedict, G. F.; et al. 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] . (原始内容存档 (PDF) 于2016-09-09).
^ Dyson, F. W. The Distribution in Space of the Stars in Carrington's Circumpolar Catalogue . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1913-03-14, 73 (5): 334–342. Bibcode:1913MNRAS..73..334D . ISSN 0035-8711 . doi:10.1093/mnras/73.5.334 (英语) . 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'.
^ Cox, Arthur N.; Pilachowski, Catherine A. Allen's Astrophysical Quantities . Physics Today. 2000-10, 53 (10): 77–78 [2021-09-06 ] . Bibcode:2000asqu.book.....C . ISSN 0031-9228 . doi:10.1063/1.1325201 . (原始内容存档 于2022-01-06) (英语) .
^ Binney, James; Tremaine, Scott. Galactic Dynamics 2nd ed. 2008-01-01 [2022-04-17 ] . Bibcode:2008gady.book.....B . ISBN 978-0-691-13026-2 . OCLC 254909523 . (原始内容 存档于2022-02-04).
^ International Astronomical Union (编), 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 ] , (原始内容存档 (PDF) 于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 7011149597870700000♠ 149597 870 700 米 , in agreement with the value adopted in IAU 2009 Resolution B2