Számos módszert azonosítottak mérni a távolságokat a csillagászat . Minden módszer csak egy bizonyos skálán alkalmazható. A módszerek keresztellenőrzése lehetővé teszi lépésről lépésre a megfigyelhető univerzum legtávolabbi tárgyainak távolságának mérését .
Az első mérést végzett csillagászati célja, hogy a III -én század ie. Kr . Eratosthenes .
Számítása egyszerű: a Nap olyan messze van, hogy sugarai párhuzamosan érkeznek a Föld bármely pontjára .
Eratosthenes azt olvasta, hogy a felső-egyiptomi Syene-ben (ma Asszuán ) a sugarak függőlegesen egy kútba esnek délben (nap), a nyári napforduló napján . Ez azt jelenti, hogy a Nap áthalad a zeniten , tehát nincs árnyék . Északabbra, ezzel egyidejűleg a sugarak nem nulla szögben érik el Alexandriát , amelyet mért.
A mért szög van 1 / 50 -én a kör.
Ez azt jelenti, hogy a Föld kerülete ötvenszer nagyobb, mint a Syene-Alexandria távolság.
Eratosthenes azt is olvastam, hogy a teve lakókocsik induló Syene Ötven nap alatt éri el Alexandria, átkelés száz stadionok naponta. Kiszámította, hogy a Nílus-völgy két városa közötti távolság 5000 stadion volt. A stadion 158 m-nek felel meg .
Azáltal, hogy megmérte ezeknek az ismert magasságú, két különböző szélességi fokon elhelyezkedő tárgyak által vetett árnyékot, megtalálja a meridián hossza , vagyis a föld kerülete 250 000 stadion (vagy 39 500 km ) értékét . Ez a mérés 2% -on belül pontos. Levezette a Föld sugarát .
A Hold méretének és a Föld-Hold távolságának első mérését az ókorban a napfogyatkozások megfigyelésével végezték el . A holdfogyatkozások megfigyelése megmutatja a Föld árnyékának szélességét a Holdon, és azt látjuk, hogy a Föld árnyékának átmérője a Hold szintjén 2,5 holdátmérő . A napfogyatkozás során azonban a Föld felszíne az árnyékkúp tetején van, mivel a Föld területe az árnyékban kicsi ( a Hold és a Nap látszólagos átmérője szinte azonos). A Hold árnyéka tehát a Hold-átmérővel beszűkült a Föld-Hold távolság után.
Ugyanennek kell lennie a Föld Holdon lévő árnyékára is. Tehát a Föld nagyjából 2,5 + 1 = 3,5 holdátmérő (pontosan 3,663). A földi átmérő ismeretében kilométerben vezetjük le a holdátmérőt. Az a szög, amelyben látjuk a Hold, hogy egy fél fok ( 1- / 110 th a radián ), a Föld-Hold távolság ezért 110 Hold átmérőjét , illetve a 60 földi sugarak vagy 384.000 km .
Tól 1969 , az Apollo-program az amerikaiak és a Luna programot a szovjetek vezettek a telepítés reflektorok a Hold talaj. Megmérve azt az időt, amelyre a Földről kibocsátott lézersugár visszatér, miután visszatükröződik a Holdon, nagyon nagy pontossággal (centiméter nagyságrendű) levezethetjük a Föld-Hold távolságot . A Laser-Moon telemetria néven ismert kísérletben kiszámított átlagos távolság 384 466 999 9 km .
A Föld-Nap távolság mérésére számos módszert alkalmaznak. Az első, nagy bizonytalanságoktól mentes módszert Jean Picard , Jean-Dominique Cassini és Jean Richer alkalmazta 1672-ben . A Cayenne-be távozó Jean Richer és a Párizsban maradt Jean Dominique Cassini kihasználják a Marsnak a Földhöz legközelebbi járatát, hogy megmérjék annak parallaxisát . Ezek az egyidejű megfigyelések lehetővé teszik számukra, hogy jó közelítéssel meghatározzák a Naprendszer méreteit, különös tekintettel a Föld és a Nap közötti távolságra (130 millió kilométer, szemben a jelenlegi átlagérték közel 149,6 milliójával ). Ez a mérés kihasználja a Föld és a Mars Nap körüli forradalmára alkalmazott Kepler-törvények harmadát .
Egyre pontosabb becsléseket tett lehetővé a Vénusz tranzitjainak tanulmányozása, amelyek évszázadban alig egyszer fordulnak elő párban: 95,6 millió kilométer az 1639-es , 153 millió kilométer az 1761-es és az 1769-es után , és végül 149,9 millió kilométer 1874 és 1882 után . Ez utóbbi érték csak 0,2% -kal nagyobb, mint a jelenleg becsült átlagérték (149,6 millió kilométer).
Jelenleg a Föld-Nap távolságot tíz méteres pontossággal mérik az űrszondák és a radar telemetria alkalmazásának köszönhetően. A 2004-es és a 2012-es tranzit tehát nem volt szükséges a múltban kapott értékek finomításához.
A legközelebbi csillagok távolsága könnyen megszerezhető a parallaxis módszerrel , különös tekintettel az éves parallaxusra (a napi parallaxis nem elég érzékeny erre az esetre). Az elv az, hogy a távoli csillagok tekintetében megmérjük a legközelebbi csillagok eltérését 6 hónap különbséggel, amikor a Föld kétszer 150 millió kilométert tett meg (a Föld-Nap távolság kétszerese). Jó eredmények érhetők el a néhány száz fényév távolságban lévő csillagok esetében. Ezen túlmenően ez a módszer már nem alkalmas, mert a kapott szög túl kicsi ahhoz, hogy pontosan meg lehessen mérni.
A Cepheid vannak változó csillagok csillogó, amelynek fényereje periodikusan változik egy időszak P (napokban kifejezett) közvetlenül korrelál azok abszolút nagyságrendje átlagos M V a látható fény szerint periódus-fényesség kapcsolatban a következő formában:
M V = -2,43 ± 0,12 × ( log 10 P - 1) - (4,04 ± 0,02).Az abszolút nagyság és a látszólagos nagyság összehasonlítása lehetővé teszi a csillag távolság modulusának , tehát a Földtől való távolságának levezetését .
A távolság d klasszikus Cefeidák kifejezve parszekre lehet kiszámítani időszakuk P napokban kifejezett és azok magnitúdó M I a közeli infravörös és M V a látható fény :
5 × log 10 d = M V + 3,34 × log 10 P - 2,58 × ( M V - M I ) + 7,50.Ez a módszer Henrieta Levitt munkájától öröklődik .
A legközelebbi galaxisok Cepheid- módszerrel mérhetők, amikor nagyon világos ilyen típusú csillagot tartalmaznak.
A fényerő infravörös a csillag populáció II a hegyét a vörös óriás ág egy másik távolság alkalmazott mutató méri a távolságot galaxisok, mivel nem függ a tömeg vagy a metallicitás a csillag a kérdéses; Mivel a II. Populáció csillagai megtalálhatók a gömbhalmazokban és a galaxisokban is, ezt a módszert sikeresen alkalmazzák a Helyi csoport sok objektumára .
Távolabbi objektumok esetében a vöröseltolás módszert alkalmazzuk . Lehetővé teszi a sebesség levezetését a spektrumok megfigyeléséből származó abszorpciós vagy emissziós vonalak megfigyeléséből.
Ez a módszer Hubble törvényével kombinálva elméletileg lehetővé teszi az objektumok (feltéve, hogy világítanak) távolságát a megfigyelhető univerzum mélységéig .
Vannak olyan mértékegységek, amelyeket kifejezetten a csillagászatban használnak: