Astronominen yksikkö (AU): määritelmä, arvo ja aurinkokunnan etäisyydet

Tähtitieteellinen yksikkö (AU) on Maan kiertoradasta johdettu pituusyksikkö. Alun perin AU määriteltiin maapallon radan geometriaan liittyväksi suureeksi (puoli‑suurakselin pituudeksi), mutta nykymääritelmä on tarkka, SI‑yksiköihin sidottu vakio. Perinteinen käsitys pitää AU:ta Maan ja Auringon välisten etäisyyksien keskimääräisenä arvona: se vastaa maapallon ellipsin pitkän akselin puolikasta eli radan puoli‑suurakselia.

Arvo ja virallinen määritelmä

Vuodesta 2012 lähtien kansainvälinen tähtitieteellinen unioni (IAU) määrittää AU:n tarkasti SI‑yksikkönä: 1 AU = 149 597 870 700 metriä (täsmälleen). Tämä vastaa noin 149,597,870.7 km eli noin 92,955,807.3 mailia. Aikaisemmin AU:n arvo oli sidottu aurinkokunnantasoisiin gravitaatio‑ ja orbitalaskelmiin, mutta nykyinen määritelmä poistaa epätarkkuudet ja tekee yksiköstä vakion.

Käyttö aurinkokunnassa ja esimerkkejä etäisyyksistä

AU on kätevä yksikkö kuvaamaan etäisyyksiä aurinkokunnassa ja viestimään planeettojen ja muiden kohteiden keskimääräisiä etäisyyksiä Auringosta. Esimerkkejä (noin‑arvoja puoli‑suurakselien mukaan):

Merkurius ~0,39 AU
Venus ~0,72 AU
Maa = 1 AU (määritelmän mukaisesti)
Mars ~1,52 AU (Marsin radan puoli‑suurakseli; perihelissä ja aphelissä etäisyys vaihtelee)
Jupiter ~5,20 AU
Saturnus ~9,58 AU
Uranus ~19,20 AU
Neptunus ~30,05 AU
Pluton kaavaillut keskimääräiset etäisyydet ~39,5 AU (kuiperin vyöhyke alkaa noin 30 AU:n tienoilla)

Tähtitieteilijät käyttävät AU:ta tavallisesti, kun puhutaan aurinkokunnan sisäisistä etäisyyksistä, koska luvut pysyvät helposti käsiteltävinä verrattuna metreihin tai kilometreihin.

Valon kulkuaika ja yhteys muihin yksiköihin

Valon nopeudella kulku AU:n matka kestää noin 499,00478 sekuntia, eli noin 8,316746 minuuttia (noin 8 min 19 s). Tämän vuoksi AU:ta käytetään myös keskusteltaessa viiveistä tutkavastaanotoissa ja planeettojen välisestä signaaliviiveestä.

AU liittyy myös muihin tähtitieteellisiin yksiköihin: 1 parsec on määritelmän mukaan noin 206 264,806 AU, mikä perustuu parallaxin geometriaan (yhden kaarisekunnin parallaksi tarkoittaa yhtä parsecia).

Miksi AU uudelleenmääriteltiin?

Perinteinen AU‑määritelmä oli sidottu Maan radan liikekonstantteihin ja riippui tarkemmista gravitaatiovakioiden ja planeettojen massasuhteiden arvoista. Täsmällinen SI‑määrittely (2012) teki yksiköstä muuttumattoman vakion, mikä helpottaa tarkkoja etäisyysmuunnoksia ja yhdistämistä muiden SI‑mittojen kanssa.

Käytännön huomioita

Kun halutaan tarkkoja metreihin pohjautuvia etäisyyksiä, käytetään AU:n virallista arvoa 149 597 870 700 m.
Lyhyemmillä astronomisilla etäisyyksillä (esim. planeettojen välisissä laskuissa) AU on kätevä ja intuitiivinen yksikkö.
Valon kulkuajan ilmoittaminen AU:na antaa suoran käsityksen viiveestä tiedonsiirrossa Maan ja kohteen välillä.

Lisää tarkkuutta

Vuosina 1976-2012 AU määriteltiin seuraavasti: "sellaisen hiukkasen, jolla on äärettömän pieni massa ja joka liikkuu keskimääräisellä liikemäärällä 0,01720209895 sädettä vuorokaudessa (Gaussin vakio), häiriöttömän ympyränmuotoisen Newtonin kiertoradan säde Auringon ympäri". Vuonna 2012 IAU määritteli sen uudelleen yksinkertaisesti 149597870700 m:ksi.

IERS:n numeerisissa standardeissa valon nopeudeksi tyhjiössä määritellään SI-yksiköiden mukaisesti c₀ = 299792458 m/s. Aika yhden AU:n kulkemiseen on τ_A = 499,0047838061±0,00000001 s, jolloin tähtitieteellinen yksikkö metreinä on c₀ τ_A = 149597870700±3 m. Se vastaa hyvin karkeasti etäisyyttä Maasta Aurinkoon.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on tähtitieteellinen yksikkö (AU)?

A: Tähtitieteellinen yksikkö (AU) on Maan kiertoradasta johdettu pituusyksikkö. Se on keskimääräinen etäisyys, jonka Maa saa auringosta ellipsin pitkällä akselilla.

K: Miten AU määritellään?

V: AU määritellään Maan ellipsinmuotoisen, Auringon ympäri kiertävän radan puolittaisen pääakselin pituutena. "Puoliväliakseli" tarkoittaa puolta pitkän akselin pituudesta.

K: Mikä on tähtitieteellisen yksikön etäisyys kilometreinä?

V: Tähtitieteellinen yksikkö on noin 150 miljoonaa kilometriä.

K: Mikä on tähtitieteellisen yksikön etäisyys maileina?

V: Tähtitieteellinen yksikkö on noin 93 miljoonaa mailia.

K: Mitä mittayksikköä tähtitieteilijät yleensä käyttävät mittaamaan etäisyyksiä Aurinkokunnan sisällä?

V: Tähtitieteilijät mittaavat yleensä etäisyyksiä Aurinkokunnan sisällä tähtitieteellisissä yksiköissä.

K: Mikä on Marsin etäisyys Auringosta tähtitieteellisinä yksikköinä?

V: Mars on noin 1,4 AU:n päässä Auringosta.

K: Kuinka kauan valolta kestää kulkea yksi tähtitieteellinen yksikkö?

V: Valo kulkee AU:n noin 8,317 minuutissa.