Номер 2, страница 247 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 66. Структура Вселенной. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 2, страница 247.

2. В каких единицах измеряют расстояние в астрофизике и космологии?

В астрофизике и космологии имеют дело с огромными расстояниями, поэтому использование стандартных единиц СИ, таких как метры или километры, неудобно из-за очень больших числовых значений. Для удобства были введены специальные внесистемные единицы длины, которые более адекватно отражают масштабы Вселенной. Основными из них являются астрономическая единица, световой год и парсек.

Астрономическая единица (а.е.)

Это основная единица измерения расстояний в пределах Солнечной системы. Исторически она определялась как среднее расстояние от Земли до Солнца. С 2012 года Международный астрономический союз установил точное значение астрономической единицы.

1 а.е. = 149 597 870 700 метров (точно).

Для расчетов часто используют приближенное значение: $1 \text{ а.е.} \approx 1.496 \cdot 10^{11} \text{ м}$. Например, расстояние от Солнца до Юпитера составляет около 5.2 а.е., а до Нептуна — примерно 30 а.е.

Ответ: Астрономическая единица (а.е.) — единица измерения расстояний, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца ($1 \text{ а.е.} \approx 1.496 \cdot 10^{11} \text{ м}$), используется преимущественно для измерения расстояний внутри планетных систем.

Световой год (св. год)

Это расстояние, которое свет проходит в вакууме за один юлианский год (365.25 суток). Эта единица, хотя и не является основной в профессиональной астрономии, широко используется в научно-популярной литературе для описания расстояний до звезд и других галактик.

Скорость света в вакууме $c \approx 299 792 458 \text{ м/с}$. Количество секунд в юлианском году: $365.25 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60 = 31 557 600 \text{ с}$.

Таким образом, $1 \text{ св. год} = c \cdot t \approx 2.998 \cdot 10^8 \text{ м/с} \cdot 3.156 \cdot 10^7 \text{ с} \approx 9.46 \cdot 10^{15} \text{ м}$.

В других единицах $1 \text{ св. год} \approx 63241 \text{ а.е.}$. Расстояние до ближайшей к Солнцу звезды, Проксимы Центавра, составляет около 4.24 световых лет.

Ответ: Световой год (св. год) — расстояние, которое свет проходит в вакууме за один год ($1 \text{ св. год} \approx 9.46 \cdot 10^{15} \text{ м}$). Используется для измерения расстояний до звезд и между галактиками, в основном в научно-популярном контексте.

Парсек (пк)

Парсек (сокращение от "параллакс-секунда") — основная единица измерения расстояний в профессиональной астрофизике и космологии. Это расстояние до объекта, годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде ($1''$). Иными словами, это расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный 1 а.е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду.

Из определения следует, что $1 \text{ пк} = \frac{1}{\tan(1'')} \text{ а.е.} \approx 206265 \text{ а.е.}$.

Соотношения с другими единицами: $1 \text{ пк} \approx 3.086 \cdot 10^{16} \text{ м}$, что примерно равно $3.26 \text{ светового года}$.

Для измерения больших расстояний используются производные единицы:

Килопарсек (кпк): $1 \text{ кпк} = 10^3 \text{ пк}$. Используется для описания размеров галактик. Например, диаметр Млечного Пути составляет около 30 кпк.

Мегапарсек (Мпк): $1 \text{ Мпк} = 10^6 \text{ пк}$. Используется для измерения расстояний между галактиками и скоплениями галактик. Расстояние до Туманности Андромеды — примерно 0.78 Мпк.

Гигапарсек (Гпк): $1 \text{ Гпк} = 10^9 \text{ пк}$. Используется в космологии для описания самых больших масштабов наблюдаемой Вселенной.

Ответ: Парсек (пк) — основная единица измерения межзвездных и межгалактических расстояний в астрономии, определяемая через годичный параллакс ($1 \text{ пк} \approx 3.086 \cdot 10^{16} \text{ м} \approx 3.26$ светового года). Для больших масштабов используются килопарсеки (кпк), мегапарсеки (Мпк) и гигапарсеки (Гпк).