Astronomiske avstandsenheter

Av Birger Andresen

Avstandene i universet er svært store. Normale avstandsmål som meter, km etc. blir helt håpløse å bruke. I stedet brukes astronomiske enheter, lysår og parsec. Disse forklares i denne artikkelen som er spesielt tiltenkt nybegynneren.

Middelavstanden til månen er 384 390 km. Dette er en avstand vi kan ha et visst forhold til ved å si at den tilsvarer ca. ti ganger rundt jorda ved ekvator eller ca. 3500 turer frem og tilbake fra Trondheim til Oslo langs E6 over Dovre. Vi skjønner også at det er langt når vi sier at det ville tatt fem måneder og en uke å kjøre tilsvarende avstand med bil dersom vi kjørte 100 km/t dag ut og dag inn uten pause. Men ut over dette blir det rimelig meningsløst å bruke km eller mil. Derfor brukes andre avstandsenheter når vi skal begi oss ut i det store verdensrommet.

Astronomisk Enhet – solsystemets avstandsenhet.
I solsystemet bruker vi gjerne en Astronomisk Enhet (1 A.E.) som avstandsmål. Den er lik 149 600 000 km. Dette er svært nær gjennomsnittsavstanden mellom jorda og sola i løpet et år. Vi hadde brukt litt over 171 år for å kjøre tilsvarende avstand med bil dersom vi kjørte 100 km/t dag ut og dag inn uten pause. Solsystemets ytterste planet, nåja det hender at den er nærmere sola enn Neptun, har en gjennomsnittsavstand på 39.44 A.E. til sola. På engelsk brukes A.U. (Astronomical Unit).

Lysår – nå begynner det å hjelpe.
Lyset går nesten akkurat 300 000 km hvert sekund i tomt rom (vakuum). Lyset bruker derfor ca. 1.3 sekunder på å tilbakelegge avstanden fra jorda til månen, og 8 minutter og 20 sekunder fra sola til jorda. Vi kan derfor si at sola befinner seg i en avstand av 8 lysminutter og 20 lyssekunder fra oss. I løpet av et år tilbakelegger lyset omtrent 9 460 000 000 000 km i vakuum. Denne avstanden, som er helt utenfor vår fatteevne, kaller vi et lysår (l.å.). På engelsk brukes l.y. (light year). Et lysår tilsvarer 63 240 A.E. Den nærmeste stjernen til sola er ca. 4.2 lysår unna.

Parsec – en naturlig enhet ?
De som leser astronomisk litteratur vil fort oppdage en tredje enhet; Parsec (pc). En Parsec = 3.2616 lysår. Enheten er ikke så mystisk som man først kan få inntrykk av. Den er avledet av begrepet trigonometrisk parallakse, også kalt geometrisk parallakse, som er forskjellen i retning til et objekt når det ses fra to ulike steder.

La oss starte litt jordnært…. Dersom du står 10 meter fra et tre og går en meter rett til siden, så vil retningen til trestammen endre seg totalt 5.71° i forhold til den opprinnelige siktelinjen til treet. Den trigonometriske parallaksen er da på 5.71° . På samme måte vil en nær stjerne "flytte seg" i forhold til fjernere stjerner når jorda beveger seg rundt sola. Den vil bevege seg litt frem og tilbake langs en rett linje i løpet av et år som vist på Figur 1 dersom stjernen ligger i eksakt samme plan som jordas bane (i ekliptikken), mens den vil beskrive en liten sirkel dersom den ligger nær en av himmelpolene. Stjerner med posisjon mellom disse ytterpunktene vil beskrive en ellipse (en flattrykt sirkel) som blir mer og mer flattrykt jo nærmere ekliptikken vi kommer. Egentlig blir det en spiral fordi sola også beveger seg. Spiralen oppstår fordi jordas bevegelse gir en vingling frem og tilbake om den rette linjen som solas bevegelse gir. Men la oss for enkelhets skyld se bort fra solas bevegelse når vi beskriver prinsippene for parallaktisk bevegelse. Den kan lett forvirre oss, og den lar seg allikevel lett identifisere i praksis.

Figur 1 : Bevegelsen til en nær stjernes i ekliptikken i forhold til svært fjerne stjerner i løpet av et år som følge av at jorda beveger seg rundt sola i en avstand av 1 A.E. Den trigonometiske parallaksen er vinkelen mellom linjene fra stjernen til J2 og fra stjernen og J3. Fra Ringnes, Klassisk og Moderne Astronomi, Aschehoug (1978).

Ved å måle ellipsen kan vi regne ut den trigonometriske parallaksen til stjernen som er definert på samme måte som for treet med den forskjell at vi skal bevege oss 1 A.E., og ikke 1 meter, til side for siktelinjen til stjernen. Den trigonometriske parallaksen betegnes gjerne i astronomien med den greske bokstaven pi (p ). Situasjonen er vist på figuren til venstre som er hentet fra Norton’s Star Atlas, 16. utgave, Gall & Inglis, Edinburgh (1978). Stjernen er i virkeligheten mye lengre unna.

Den trigonometriske parallaksen til en stjerne er eksakt 1/3600 av en grad dersom avstanden til stjernen er 3.2616 lysår. Dette er nøyaktig et buesekund (1") fordi en grad = 60 bueminutter = 60 × 60 = 3600 buesekunder. Og da har vi plutselig forklaringen på den litt mystiske avstandsenheten Parsec som profesjonelle astronomer gjerne bruker; en Parsec (Parallax Second) tilsvarer den avstanden en stjerne må ha fra jorda for at dens trigonometriske parallakse skal være nøyaktig 1 buesekund. Et bueminutt skrives for øvrig som 1’.

For å angi svært store avstander brukes gjerne kpc (kiloparsec = 1000 pc) og mpc (megaparsec = 1000 kpc = 1 000 000 pc).

Fra jordoverflaten kan vi i beste fall måle trigonometriske parallakser med rimelig grad av nøyaktighet ned til ca. 0.01 buesekunder. Dette betyr av vi kan måle avstander til stjerner inntil 100 pc = 326 lysår. Bare noen få hundre stjerner er så nær oss.

Ute i verdensrommet forstyrrer ikke jordas atmosfære. Hipparkos-satellitten, som den europeiske romfartsorganisasjonen ESA skjøt opp i 1989, har målt trigonometriske parallakser helt ned til 0.001 buesekunder. Dette tilsvarer avstander på inntil 1000 pc eller ca. 3 262 lysår. Satellitten har målt avstanden til omtrent 100 000 stjerner, og har bidratt sterkt til å øke vår forståelse av hvor stort universet er.