Астрономическая единица скорректирована

Расстояние от Земли до Солнца, измеряемое европейскими астрономами с 1672 года, с тех пор претерпело ряд изменений. Однако вплоть до прошедшего августа определение астрономической единицы не включало в себя точной и неизменной длины, что не только смущало начинающих астрономов, но и создавало путницу по мере внедрения а. е. в оценку расстояний в экзопланетных системах и системах двойных звёзд.

В прошлом месяце без лишних фанфар Международный астрономический союз (МАС) на XXVIII генеральной ассамблее, проходившей в Пекине (Китай), тайным голосованием трансформировал единицу в фиксированную, определив раз и (надеемся) навсегда её как 149 597 870 700 метров.

Какой эффект возымеет это действо? Как ни странно, Земля не перестанет вращаться вокруг Солнца, и осень продолжит своё шествие по нашему полушарию. Однако жизнь астрономов может упроститься — особенно в будущем.

Кроме резолюции по а. е., XXVIII генассамблея МАС приняла ещё четыре решения, но это, конечно, самое важное. (Здесь и ниже фото IAU.)

Когда Джованни Кассини в 1672 году измерял расстояние от Земли до Солнца, он не был первым. Эратосфен, согласно Евсевию Кесарийскому, в своё время определил эту дистанцию в «σταδιων μυριαδας τετρακοσιας και οκτωκισμυριας», или (по последней интерпретации) 804 000 000 стадий — от 148,7 до 152,8 млн км. Ошибка порядка 2% была простительна исследователю III века до н. э., однако, как ни парадоксально, Кассини, основывавший свою оценку на измерении параллакса Марса из двух точек земной поверхности (Парижа и Французской Гвианы), получил цифру в 22 000 радиуса Земли, или около 140 млн км, то есть даже хуже эратосфеновской, появившейся за 1 900 лет до этого.

С тех пор сделано множество уточнений, и в начале 1960-х были получены относительно точные данные о расстоянии до Солнца. Но вот беда: определение а. е. успело сформироваться в таких терминах, что... По старому определению Международного астрономического союза, она равна «радиусу невозмущённой круговой ньютоновской орбиты, на которой вращается тело бесконечно малой массы, двигающееся в среднем на 0,01720209895 радианов в день (постоянная Гаусса, она же k)».

У такого решения есть плюсы. В частности, оно позволяет не менять определение единицы в независимости от уточнений её реального значения. Но есть и минусы. Во-первых, получается, что расстояние от Земли до Солнца будет более 1 а. е. (около 1,00000003 а. е.), что иногда порождает некоторое недоумение. Во-вторых, что более важно, страдает общая теория относительности.

В зависимости от точки отсчёта (например, на Земле или на орбите Юпитера) значение астрономической единицы для наблюдателя колеблется на тысячу метров. Поэтому общепринятая до недавнего времени цифра в 149 597 870 691 м, конечно, была несколько условна.

В-третьих (и это педалируется рядом астрономов не первый год), сама k (гауссова постоянная) определяется на основе формулы, где одной из величин является масса Солнца. Последняя же за счёт солнечного ветра, уносящего вещество нашей звезды в космическое пространство, уменьшаться почти на 6 млн тонн в секунду. Перемены в а. е., таким образом, неизбежны — как неизбежно уменьшение солнечной массы. За миллион лет светило потеряет триллионы тонн, что исключает эффективное использование гауссовой постоянной для определения а. е. — по крайне мере в долгосрочной перспективе.

Астрономы, зафиксировав астрономическую единицу в метрах, решили сразу три вышеперечисленные проблемы. Самое главное: новое определение стало совместимым с ОТО, ведь метр определятся как дистанция, пройденная светом в вакууме за 1/299 792 458 с, а скорость света неизменна относительно любой точки отсчёта.

Конечно, как всегда, решение одних проблем немедленно порождает другие. Так, сейчас Земля мигрирует от Солнца на 0,15 м в год. Буквально через миллиард лет такое движение, если оно не прекратится, увеличит орбиту Земли на 150 000 км, то есть нынешнее определение астрономической единицы как 149 597 870 700 м будет весьма существенно отличаться от большой полуоси орбиты Земли. Однако эту дилемму предстоит решать далеко не XXVIII и даже не MMMMMXXVIII генеральной ассамблее МАС…

Подготовлено по материалам Nature News.