Ay mesafesi (astronomi) - Lunar distance (astronomy)

Ayın uzaklığı
Ay perigee apogee.png
Ay uzaklığı, 384 399  km , Ay'ın Dünya'ya olan ortalama uzaklığıdır. Gerçek mesafe yörüngesi boyunca değişir . Görüntü, Ay'ın Dünya'ya en yakın ve en uzak olduğu andaki görünür boyutunu karşılaştırıyor .
Genel bilgi
Birim sistemi astronomi
Birimi mesafe
Sembol LD veya 
Dönüşümler
1 LD'de ... ... eşittir ...
   SI temel birimi    384 399 × 10 3  m
   Metrik sistemi    384 399  km
   İngiliz birimleri    238 854  mil
   Astronomik birimi    0.002 569  km

Anlık Dünya-Ay mesafesi veya Ay'a olan mesafe, Dünya'nın merkezinden Ay'ın merkezine olan mesafedir . Ay mesafe ( LD ya da ) veya Toprak Ay karakteristik mesafesi , a, ölçü birimi içinde astronomi . Daha teknik olarak, yer merkezli ay yörüngesinin yarı ana eksenidir . Ay mesafesi yaklaşık 400.000 km'dir , bu çeyrek milyon mil veya 1.28 ışık saniyesidir . Bu kabaca Dünya'nın çapının otuz katıdır .

Yarı ana eksenin değeri 384.399 km'dir (238.854 mi).​ Dünya'nın merkezleri ile Ay arasındaki zaman ortalamalı uzaklık 385.000,6 km'dir (239.228.3 mi). Gerçek mesafe boyunca değişir Ay yörüngesi az 356.500 km (221.500 mil) den, yerberi az 406.700 km (252.700 mil) kadar apoje 50,200 km (31.200 ml) içindeki bir diferansiyel aralık elde.

Ay mesafesi genellikle Dünya'ya yakın nesnelerin karşılaşmalarına olan mesafeyi ifade etmek için kullanılır . Ayın yarı ana ekseni önemli bir astronomik veridir; menzil ölçümlerinin birkaç milimetrelik hassasiyeti, yarı ana ekseni birkaç desimetreye kadar belirler; bu gibi yerçekimi teorileri test etkileri vardır genel görelilik ve bu gibi diğer astronomik değerleri rafine Toprak kütlesi , toprak yarıçapı ve dünyanın rotasyon. Ölçüm karakterize da yararlıdır ay çapındaki , güneş kütlesini ve Güneş'e olan uzaklığı .

Ay uzaklığının milimetrik hassasiyette ölçümleri, ışığın Dünya üzerindeki istasyonlar ile Ay'a yerleştirilen geri yansıtıcılar arasındaki seyahat süresi ölçülerek yapılır . Ay Lazer Mesafe Deneyi tarafından tespit edildiği üzere, Ay , yılda ortalama 3,8 cm (1,5 inç) hızla Dünya'dan uzaklaşıyor .

Değer

Dünya ve Ay arasındaki mesafe - boyutlar ve ölçeğe göre mesafe.
OSIRIS-REx sondası tarafından çekilen Dünya ve Ay'ın fotoğrafı
Seçilen birimlerde ifade edilen Ay mesafesi
Birim Ortalama değer Belirsizlik Referans
metre 3.843 99 × 10 8 1,1 mm
kilometre 384.399 1,1 mm
mil 238.854 0.043 içinde
Dünya yarıçapı 60.32
AU 1/388.6 = 0,002 57 ​​
hafif saniye 1.282 37,5 × 10 −12
  • Bir AU 389 Ay mesafeleri.
  • Bir ışık yılı 24.611.700 Ay uzaklığıdır.​
  • Geostationary Dünya Yörüngesi , Dünya merkezinden 42.164 km (26.199 mi) veya1/9.117 LD = 0.109 68 LD

varyasyon

Anlık ay mesafesi sürekli değişiyor. Aslında Ay ile Dünya arasındaki gerçek uzaklık ne kadar hızlı değişebiliyorsa o kadar çabuk değişebilir.Dairesel olmayan yörüngesi nedeniyle saniyede 75 metre veya sadece 6 saatte 1.000 km'den (620 mi) daha fazla.​ Ay mesafesini de etkileyen başka etkiler de var. Bu bölümde bazı faktörler açıklanmıştır.

Ay'ın Dünya yüzeyinden bakıldığında açısal çapı ile Dünya'ya olan minimum, ortalama ve maksimum uzaklıkları, ölçeğe göre

Pertürbasyonlar ve eksantriklik

Ay'a olan uzaklık şu hassasiyetle ölçülebilir: 1 saatlik örnekleme periyodunda 2 mm , bu da yarı ana eksen için bir desimetrenin genel belirsizliği ile sonuçlanır. Bununla birlikte, değişen eksantriklik ile eliptik yörüngesi nedeniyle , anlık mesafe aylık periyodikliğe göre değişir. Ayrıca, mesafe çeşitli astronomik cisimlerin - en önemlisi Güneş ve daha azı Venüs ve Jüpiter - yerçekimi etkileriyle bozulur. Küçük dalgalanmalardan sorumlu diğer kuvvetler şunlardır: Güneş Sistemindeki diğer gezegenlere ve asteroitlere yönelik yerçekimi; gelgit kuvvetleri; ve göreli etkiler.​ Güneş'ten gelen radyasyon basıncının etkisi , ±Ay mesafesine 3,6 mm .

Anlık belirsizlik birkaç milimetre olsa da, ölçülen ay mesafesi tipik bir ay boyunca ortalama değerden 21.000 km'den (13.000 mi) fazla değişebilir. Bu bozulmalar iyi anlaşılmıştır ve Ay uzaklığı binlerce yıl boyunca doğru bir şekilde modellenebilir.​

2014'te Ay'ın Dünya'dan ve Ay'ın evrelerinden uzaklığı .
Ay evreleri: 0 (1) – yeni ay , 0.25 – ilk dördün, 0,5 – dolunay , 0.75 – son dördün.
700 gün boyunca Ay ve Dünya merkezleri arasındaki mesafenin değişimi .

gelgit dağılımı

Eylem sayesinde gelgit güçlerinin , açısal momentum dünyanın dönüş yavaşça Ay'ın yörüngesine aktarılıyor. Sonuç spin Dünya'nın oranı belli belirsiz bir oranda (azalan olmasıdır2,4 milisaniye/yüzyıl )​ ve ay yörüngesi giderek genişliyor. Mevcut durgunluk oranıYılda 3,830 ± 0,008 cm .​ Ancak son zamanlarda bu oranın arttığına inanılmaktadır.3,8 cm/yıl , Ay'ın yalnızca 1,5 milyar yaşında olduğu anlamına gelirken, bilimsel fikir birliği yaşının yaklaşık 4 milyar yıl olduğunu varsayar.

Ay mesafesinin (teorik olarak) Dünya ve Ay , Pluto ve Charon gibi gelgit olarak kilitlenene kadar artmaya devam edeceği tahmin ediliyor . Bu, Ay'ın yörünge periyodunun süresi, günümüzün 47'si olduğu tahmin edilen Dünya'nın dönme periyoduna eşit olduğunda ortaya çıkar. O zaman iki cisim dengede olacak ve daha fazla dönme enerjisi değiş tokuş edilmeyecek. Bununla birlikte, modeller , Güneş Sistemi'nin beklenen ömründen önemli ölçüde daha uzun olan bu konfigürasyonu elde etmek için 50 milyar yıl gerekeceğini tahmin ediyor .

yörünge tarihi

Lazer ölçümleri, ortalama ay mesafesinin arttığını gösteriyor; bu, Ay'ın geçmişte daha yakın olduğunu ve Dünya'nın günlerinin daha kısa olduğunu ima ediyor. Kampaniyen döneminden (80 milyon yıl önce) yumuşakça kabukları üzerinde yapılan fosil çalışmaları, bu süre zarfında yılda 372 gün (23 saat 33 dakika) olduğunu göstermektedir; bu, ay mesafesinin yaklaşık 60.05  R (383.000 km veya 238.000 km) olduğunu gösterir. mi). Prekambriyen Çağ'da ortalama ay mesafesinin yaklaşık 52 R (332.000 km veya 205.000 mi) olduğuna dair jeolojik kanıtlar vardır  ; 2500 milyon yıl BP .

Yaygın olarak kabul edilen bir teori olan dev çarpma hipotezi , Ay'ın Dünya ile başka bir gezegen arasındaki feci bir etkinin sonucu olarak yaratıldığını ve bunun 3.8 R (24.000 km veya 15.000) başlangıç ​​mesafesinde parçaların yeniden birikmesiyle sonuçlandığını belirtir.  mi).​ Bu teoride, ilk etkinin 4,5 milyar yıl önce meydana geldiği varsayılmaktadır.​

Ölçüm tarihi

1950'lerin sonlarına kadar, ay mesafesinin tüm ölçümleri optik açısal ölçümlere dayanıyordu : en erken doğru ölçüm MÖ 2. yüzyılda Hipparchus tarafından yapıldı . Uzay çağı, bu değerin kesinliği çok geliştirildiğinde bir dönüm noktası oldu. 1950'ler ve 1960'larda, bilgisayar işleme ve modellemeden yararlanarak radar, lazer ve uzay aracı kullanan deneyler yapıldı.​

Bu bölüm, Ay mesafesini belirlemenin tarihsel olarak önemli veya başka türlü ilginç yöntemlerinden bazılarını göstermeyi amaçlamaktadır ve ayrıntılı veya her şeyi kapsayan bir liste olması amaçlanmamıştır.

Paralaks

Ay mesafesini belirlemenin en eski yöntemi, Ay ile seçilen bir referans noktası arasındaki açının aynı anda birden fazla yerden ölçülmesini içeriyordu. Senkronizasyon, önceden belirlenmiş bir zamanda veya tüm taraflarca gözlemlenebilir bir olay sırasında ölçümler yapılarak koordine edilebilir. Doğru mekanik kronometrelerden önce, senkronizasyon olayı tipik olarak bir ay tutulması veya Ay'ın meridyeni geçtiği an (gözlemciler aynı boylamı paylaşıyorsa) idi. Bu ölçüm tekniği ay paralaksı olarak bilinir .

Artan doğruluk için, atmosferden geçen ışığın kırılmasını ve bozulmasını hesaba katmak için ölçülen açıyı ayarlamak gibi belirli ayarlamalar yapılmalıdır.

Ay Tutulması

Ay'a olan mesafeyi ölçmeye yönelik ilk girişimler, Dünya'nın yarıçapı bilgisi ve Güneş'in Ay'dan çok daha uzakta olduğu anlayışı ile birleştirilmiş bir ay tutulması gözlemlerinden yararlandı. Ay tutulmasının geometrisini gözlemleyerek, trigonometri kullanılarak ay mesafesi hesaplanabilir .

Bu tekniği kullanarak Aysal mesafeyi ölçmek için girişimlerinin ilk hesapları Yunan gökbilimci ve matematikçi tarafından vardı Samos Aristarchus'un M.Ö. 4. yüzyılda ve daha sonra tarafından Hipparchus olan hesaplamalar 59-67 sonucunu üretti,  R (376 000 –427 000  km veya233 000 –265 000  mi ).​ Bu yöntem daha sonra 64 sonucu üreten Ptolemy'nin çalışmasında yerini aldı.+16  R (409 000  km veya253 000  mil ) en uzak noktasında.

meridyen geçişi

Fransız gökbilimci ACD Crommelin tarafından yapılan bir keşif , aynı gece iki farklı yerden ay meridyen geçişlerini gözlemledi . 1905'ten 1910'a kadar yapılan dikkatli ölçümler, belirli bir ay kraterinin ( Mösting A ) Greenwich ve Ümit Burnu'ndaki ve neredeyse aynı boylamı paylaşan istasyonlardan yerel meridyeni geçtiği andaki yükseklik açısını ölçtü . belirsizliği ile hesaplanan30 km ve bu, sonraki yarım yüzyıl için kesin ay mesafesi değeri olarak kaldı.

Okültasyonlar

Ay'ın bir arka plan yıldızı örttüğü anı kaydederek (veya benzer şekilde, önceden belirlenmiş bir anda Ay ile arka plandaki bir yıldız arasındaki açıyı ölçerek), ölçümler bilinen birçok yerden alındığı sürece, ay mesafesi belirlenebilir. ayrılma.

Gökbilimciler O'Keefe ve Anderson, 1952'de dokuz konumdan dört örtülmeyi gözlemleyerek ay mesafesini hesapladılar.​ Yarı ana ekseni hesapladılar.384 407 .6 ± 4.7 km (238,859.8 ± 2.9 mil). Bu değer 1962'de güncellenmiş jeodezik verileri birleştiren Irene Fischer tarafından rafine edildi .384 403 , 7 ± 2 km (238.857.4 ± 1 mil).

Radar

1957'de ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı'nda, Dünya-Ay mesafesini belirlemek için radar sinyallerinden gelen yankıyı kullanan bir deney yapıldı. Radar darbeleri kalıcı2 μs , 50 fit (15 m) çapındaki bir radyo çanağından yayınlandı. Radyo dalgaları Ay yüzeyinde yankılandıktan sonra dönüş sinyali algılandı ve gecikme süresi ölçüldü. Bu ölçümden, mesafe hesaplanabilir. Ancak pratikte sinyal-gürültü oranı o kadar düşüktü ki doğru bir ölçüm güvenilir bir şekilde üretilemedi.

Deney 1958'de İngiltere'deki Kraliyet Radar Kuruluşunda tekrarlandı . Radar darbeleri kalıcı5 μs , 2 megavatlık bir tepe gücüyle, saniyede 260 darbe tekrarlama oranında iletildi. Radyo dalgaları Ay yüzeyinde yankılandıktan sonra dönüş sinyali algılandı ve gecikme süresi ölçüldü. Osiloskop izlerini fotoğraf filmi üzerine bindirerek güvenilir bir sinyal elde etmek için birden fazla sinyal bir araya getirildi. Ölçümlerden, mesafe 1,25 km (0,777 mi) belirsizlikle hesaplandı.​

Bu ilk deneylerin kavram kanıtı deneyleri olması amaçlandı ve sadece bir gün sürdü. Bir ay süren devam deneyleri, yarı ana ekseni üretti.384 402 ± 1,2 km (238,856 ± 0,75 mi),​ o sırada ay mesafesinin en hassas ölçümüydü.

lazer aralığı

Apollo 11 görevinden Ay Lazer Mesafesi Deneyi

Doğrudan Ay yüzeyinden yansıyan lazer darbelerinin gidiş dönüş uçuş süresini ölçen bir deney , 1962'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden bir ekip ve Kırım Astrofizik Gözlemevi'nde bir Sovyet ekibi tarafından gerçekleştirildi .

1969'daki Apollo misyonları sırasında, astronotlar bu tekniğin doğruluğunu ve kesinliğini geliştirmek amacıyla Ay'ın yüzeyine retroreflektörler yerleştirdiler . Ölçümler devam ediyor ve birden fazla lazer tesisi içeriyor. Ay Lazer Mesafesi deneylerinin anlık hassasiyeti birkaç milimetre çözünürlük sağlayabilir ve bugüne kadarki Ay mesafesini belirlemenin en güvenilir yöntemidir. Yarı ana eksen 384.399,0 km olarak belirlenmiştir.

Amatör gökbilimciler ve vatandaş bilim adamları

Doğru zamanlama cihazlarının, yüksek çözünürlüklü dijital kameraların, GPS alıcılarının, güçlü bilgisayarların ve neredeyse anlık iletişimin modern erişilebilirliği nedeniyle, amatör gökbilimcilerin ay mesafesinin yüksek doğrulukta ölçümlerini yapmaları mümkün hale geldi.

23 Mayıs tarihinde, bir sırasında Ay'ın 2007 dijital fotoğraf yakın occultation ait Regulus Yunanistan ve İngiltere'de, iki konum alındı. Ay ile seçilen arka plan yıldızı arasındaki paralaks ölçülerek ay mesafesi hesaplandı.

"Aristarchus Kampanyası" adı verilen daha iddialı bir proje sırasında yürütüldü ay tutulması bu olay sırasında 15 Nisan 2014 arasında, katılımcılar kadar ayın doğuşu beş dijital bir seri fotoğraf kaydetmek için davet edildi doruk noktası (büyük rakım noktası).

Yöntem, Ay'ın ufukta olduğu zamana kıyasla, gökyüzündeki en yüksek noktasındayken bir gözlemciye en yakın olduğu gerçeğinden yararlandı. Ay ufka yakınken en büyükmüş gibi görünse de tam tersi doğrudur. Bu fenomen Ay illüzyonu olarak bilinir . Mesafe farkının nedeni, Ay'ın merkezinden Dünya'nın merkezine olan mesafenin gece boyunca neredeyse sabit olmasıdır, ancak Dünya yüzeyindeki bir gözlemci aslında Dünya'nın merkezinden 1 Dünya yarıçapıdır. Bu ofset onları Ay'ın tepe noktasındayken en yakınına getirir.

Modern kameralar, Ay'ı algılamak ve daha da önemlisi görünen boyuttaki bu küçük değişimi ölçmek için yeterli hassasiyetle yakalayabilen bir çözünürlük seviyesine ulaştı. Bu deneyin sonuçları LD = olarak hesaplandı.60.51+3.91
-4.19
 R . O gece için kabul edilen değer , %3 doğruluk anlamına gelen 60.61  R idi. Bu yöntemin yararı, ihtiyaç duyulan tek ölçüm ekipmanının modern bir dijital kamera (doğru bir saat ve bir GPS alıcısı ile donatılmış) olmasıdır.

Amatör gökbilimciler tarafından gerçekleştirilebilen ay mesafesini ölçmek için diğer deneysel yöntemler şunları içerir:

  • Ay'ın yarı gölgeye girmeden önce ve tam tutulmadan sonra fotoğraflarının çekilmesi .
  • Tutulma temaslarının zamanını mümkün olduğunca hassas bir şekilde ölçmek.
  • Dünya'nın gölgesinin şekli ve boyutu açıkça görülebildiğinde, parçalı tutulmanın iyi fotoğraflarını çekmek.
  • Aynı görüş alanında Spica ve Mars da dahil olmak üzere Ay'ın çeşitli konumlardan fotoğrafını çekmek .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar