Størrelsen af afstandene mellem himmellegemer har altid efterladt menneskeheden forbløffet. I denne artikel vil vi give et kort overblik over de metoder, der bruges til at måle afstande i rummet, efterfulgt af at præsentere numeriske data, der vil hjælpe med at forstå universets størrelse.
Måling af afstande i solsystemet
Den grundlæggende måleenhed, der anvendes i astronomiske afstande, er den astronomiske enhed (AU), der angiver den gennemsnitlige afstand mellem Jorden og Solen. Tjener som et grundlæggende referencepunkt for interplanetariske målinger, AU letter præcise beregninger af himmelafstande.
Parallaksemetode
For himmellegemer i umiddelbar nærhed i vores solsystem, såsom planeter, måner og asteroider, bruger astronomer parallaksemetoden. Denne teknik udnytter den tilsyneladende forskydning af et objekt, når det observeres fra forskellige udsigtspunkter. Ved at kvantificere parallaksevinklen og anvende trigonometriske principper kan afstanden til objektet bestemmes nøjagtigt.
Radarafstandsmåling
Radarafstandsmåling repræsenterer en uvurderlig metode til at måle afstande i solsystemet. Denne metode indebærer transmission af radiobølger mod et himmellegeme og den efterfølgende måling af den tid, det tager for bølgerne at vende tilbage. Ved at inkorporere lysets hastighed letter rundturstiden præcise afstandsberegninger.
Stjerneafstande: Proxima Centauri og videre
At konstatere afstande til stjerner bliver mere udfordrende på grund af deres enorme rumlige udstrækning. Ikke desto mindre har astronomer udtænkt et væld af metoder, der er skræddersyet til specifikke afstandsområder, hvilket muliggør præcise målinger af himmelafstande.
Trigonometrisk parallakse
Den trigonometriske parallaksemetode, beslægtet med dens brug i solsystemet, bruges til at måle afstande til nærliggende stjerner. Denne tilgang udnytter målingen af det tilsyneladende skift i en stjernes position som en konsekvens af Jordens kredsløbsbevægelse omkring Solen. Gennem omhyggelig observation af denne forskydning over tid kan astronomer konstatere stjernens afstand ved at anvende grundlæggende principper for trigonometri.
Standard stearinlys
For at bestemme afstande til mere fjerntliggende himmellegemer stoler astronomer på standard stearinlys – genstande med kendt iboende lysstyrke. To fremtrædende eksempler på standardlys er Cepheid-variabler og Type Ia-supernovaer.
Cepheidvariabler, karakteriseret ved deres pulserende natur, udviser regelmæssige udsving i lysstyrke. Ved præcist at måle perioden for disse lysstyrkesvingninger kan astronomer konstatere deres iboende lysstyrke, og efterfølgende muliggøre afstandsestimeringer gennem sammenligninger med observeret lysstyrke.
Type Ia-supernovaer, som er et resultat af hvide dværgstjerners eksplosive død, tjener som pålidelige standardlys på grund af deres konsekvente iboende lysstyrke. Ved at kontrastere den observerede lysstyrke af Type Ia-supernovaer med deres forventede lysstyrke, kan astronomer nøjagtigt udlede deres afstande.
Spektroskopisk parallakse
For stjerner placeret uden for rækkevidden af trigonometriske parallaksemålinger anvendes metoden med spektroskopisk parallakse.
Spektroskopisk parallakse afhænger af sammenhængen mellem en stjernes spektraltype og dens iboende lysstyrke. Ved at granske den observerede farve (spektraltype) af en stjerne og sammenligne den med den forventede farve baseret på dens iboende egenskaber, kan astronomer estimere dens afstand.
Galaktiske afstande: Mælkevejen og videre
Målingen af afstande inden for vores galakse, Mælkevejen og andre galakser er en indviklet og udfordrende bestræbelse, som astronomer står over for. I betragtning af de enorme kosmiske skalaer, der er involveret, nødvendiggør nøjagtig bestemmelse af disse afstande brugen af en bred vifte af metoder, der er skræddersyet til at adressere forviklingerne ved hver afstandsskala.
Kosmisk mikrobølge baggrundsstråling
Den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (CMB), der stammer fra det oprindelige univers, repræsenterer en skattekiste af information om de tidlige stadier af kosmisk evolution.
Ved omhyggeligt at analysere de subtile temperaturvariationer i CMB kan videnskabsmænd undersøge universets struktur i stor skala og udlede værdifuld indsigt i dets sammensætning, udvikling og rumlige karakteristika.
Galaktisk rødforskydning
Galaktiske rødforskydningsundersøgelser gør det muligt for astronomer at kortlægge universets struktur i stor skala og konstatere afstandene mellem galakser. Disse undersøgelser involverer systematiske målinger af rødforskydninger af et stort antal galakser inden for et specifikt område på himlen. Ved at analysere mønstrene for clustering og rødforskydningsdata kan astronomer konstruere tredimensionelle kort, der giver uvurderlig indsigt i fordelingen og afstandene mellem galakser på en kosmisk skala.
Foto: Aleš Tošovský (Wikimedia) ©️CC BY-SA 3.0
Begrebet lysår
I universets store udstrækning bruger astronomer ofte en afstandsenhed kendt som lysåret til at måle de enorme spændvidder mellem himmellegemer.
Lad os først fastslå, hvad et lysår repræsenterer. I modsætning til dets navn er et lysår ikke et mål for tid, men snarere et mål for afstand. Specifikt repræsenterer det den afstand, som lys, der rejser med en forbløffende hastighed på cirka 299.792 kilometer i sekundet, kan tilbagelægge i løbet af et år.
For at forstå størrelsen af denne afstand, forestil dig et enkelt år, der går forbi, mens lys rejser uhindret gennem rummets vakuum. I løbet af dette tidsrum kan lys rejse en forbløffende afstand på omkring 9.500.000.000.000 kilometer. Denne spektakulære spændvidde illustrerer kosmos vidder og de enorme afstande mellem himmellegemer.
Brugen af lysår viser sig at være uundværlig i astronomi, hvilket gør det muligt for forskere at beskrive og kvantificere astronomiske afstande på en forståelig måde. Som en universel enhed letter den kommunikation og hjælper med at sammenligne objekter spredt over hele universet.
En af de primære fordele ved at bruge lysår er evnen til at måle afstande på en kosmisk skala uden at ty til uhåndterlige tal. I betragtning af kosmos’ kolossale proportioner ville det alene at udtrykke afstande i kilometer eller miles føre til overordentlig lange og upraktiske tal. Ved at bruge lysår kan astronomer kortfattet formidle astronomiske afstande, hvilket giver en mere overskuelig og intuitiv repræsentation.
Desuden tillader lysår astronomer at etablere tidsmæssige forbindelser med fjerne objekter. På grund af lysets begrænsede hastighed indebærer observation af astronomiske fænomener ofte at studere lys, der har taget betydelig tid at nå os. For eksempel, når vi stirrer på en stjerne, der ligger 50 lysår væk, har lyset, der kommer ind i vores teleskoper, rejst i 50 år, før det når os. I bund og grund opfatter vi stjernen, som den så ud for 50 år siden, hvilket giver os et indblik i fortiden.
Dette fænomen afslører også et fængslende aspekt af astronomi. Ved at granske objekter på forskellige afstande kan astronomer undersøge universets udvikling og dynamik gennem dets historie. For eksempel, når vi observerer en fjern galakse placeret milliarder af lysår væk, ser vi galaksen, som den så ud for milliarder af år siden, hvilket giver os indsigt i de tidlige stadier af universet.
15-Spørgsmåls Quiz Fuld af Overraskende Fakta for Astronomi- og Rumentusiaster
Afstande mellem nogle himmellegemer og galakser fra Jorden
Nedenfor er en tabel, der viser de gennemsnitlige afstande mellem forskellige himmellegemer og galakser fra vores hjemmeplanet, Jorden.
| Himmellegemer | Kilometer |
|---|---|
| Måne | 384.400 |
| Venus | 42.000.000 |
| Mars | 78.000.000 |
| Merkur | 92.000.000 |
| Sol | 150.000.000 |
| Jupiter | 629.000.000 |
| Saturn | 1.280.000.000 |
| Uranus | 2.731.000.000 |
| Neptun | 4.485.000.000 |
Baseret på disse data og forudsat, at afstandene forbliver konstante, kan du nå Månen på 53 dage, Mars om 30 år og Solen om 57 år, rejse med en hastighed på 300 km/t i en Ferrari. Hvis du skulle rejse til Neptun med denne hastighed, ville det tage cirka 1706 år. Men på grund af den skiftende afstand over tid kan du opleve en forsinkelse på flere århundreder.
Hvis du skulle bruge et passagerfly, der rejser med 1000 km/t i stedet for en Ferrari, kan du nå Månen på 16 dage, Mars om 9 år, Solen om 17 år og Neptun om 512 år.
Lad os forestille os, at du brugte alle dine penge og byggede et rumfartøj, der ligner Apollo 10. Den maksimale hastighed, der blev registreret af Apollo 10, var omkring 40.000 km/t. Hvis vi ser bort fra den tid, det tager at nå en hastighed på 40.000 km/t, kan du nå Månen på 9,6 timer, Mars på 81 dage, Solen på 156 dage og Neptun på 13 år. Men som nævnt i forrige sætning er denne beregning baseret på den antagelse, at du øjeblikkeligt når en hastighed på 40.000 km/t, ikke afviger fra din kurs, ikke sænker din hastighed og antager, at afstanden forbliver konstant. Det er udelukkende et teoretisk scenarie.
| Stjerner | Lysår |
|---|---|
| Alfa Centauri | 4,34 |
| Sirius | 8,6 |
| Vega | 25 |
| Arcturus | 37 |
| Aldebaran | 65 |
| Canopus | 310 |
| Betelgeuse | 550 |
| Rigel | 860 |
| Deneb | 2600 |
Hvis vi ville vove os ud over solsystemet og rejse til et andet stjerne- eller stjernesystem, ville udfordringerne blive endnu mere skræmmende. Den nærmeste stjerne efter Solen, Alfa Centauri, er cirka 4,34 lysår væk. Det er omkring 41 billioner kilometer eller 26 billioner miles. Baseret på disse afstande og i betragtning af ovennævnte hastigheder ville det tage cirka 16 millioner år at nå Alfa Centauri med en Ferrari, 4,7 millioner år med et passagerfly og 117.180 år med Apollo 10.
| Galakser | Lysår |
|---|---|
| Andromedagalaksen | 2.500.000 |
| Sombrero-galaksen | 29.500.000 |
| NGC 1300 | 61.000.000 |
| Cosmos Redshift 7 | 12.900.000.000 |
Det næste skridt er intergalaktisk rejse. Faktisk, når man beskæftiger sig med så store afstande, bliver denne slags analyser ekstremt vanskelige og endda meningsløse. Dette skyldes, at universet konstant udvider sig, og efterhånden som de intergalaktiske afstande øges, stiger udvidelseshastigheden også proportionalt. Derfor, hvis vi betragter Hubble-konstanten som en reference, ville den galakse, du ønsker at nå med de ovennævnte køretøjer, bevæge sig væk fra dig hurtigere end dit køretøjs hastighed, og du ville aldrig være i stand til at nå din destination (undtagen at nærme sig galakser som Andromeda). Vi kan dog stadig lave nogle beregninger baseret på de aktuelle afstande for at tilfredsstille din nysgerrighed og forstå universets enorme størrelse.
Den nærmeste større galakse til Mælkevejen er Andromeda, som er cirka 2,5 millioner lysår væk fra os. Det er cirka 23.652.000.000.000.000.000 kilometer. Du kan tilbagelægge denne distance på 9.000.000.000.000 år med en Ferrari, 2.700.000.000.000 år med et passagerfly eller 67.500.000.000 år med Apollo 10. 67.500.000.000 gange betyder universets alder næsten 500 gange.
- Stellarium Web Online Star Map, stellarium-web.org
- List of galaxies, Wikipedia English