"Astronomische Einheit" Oder Erde-Sonne-Entfernung Wird überarbeitet

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-07-27 17:19

Bei einer neuen AU-Neudefinition wird sie in eine einzelne Zahl geändert, anstatt sie auf eine etwas verwirrende Gleichung zu stützen.

Von Geoff Brumfiel vom Nature Magazine.

Ohne Fanfare haben Astronomen eine der wichtigsten Entfernungen im Sonnensystem neu definiert. Die astronomische Einheit (au) - die grobe Entfernung von der Erde zur Sonne - wurde von einer verwirrenden Berechnung in eine einzige Zahl umgewandelt. Der neue Standard, der im August auf der Tagung der Internationalen Astronomischen Union in Peking (China) einstimmig verabschiedet wurde, beträgt jetzt 149, 597, 870, 700 Meter - nicht mehr und nicht weniger.

Die Auswirkungen auf die Bewohner unseres Planeten werden begrenzt sein. Die Erde wird sich weiterhin um die Sonne drehen, und auf der Nordhalbkugel wird bald der Herbst kommen. Für Astronomen bedeutet die Änderung jedoch genauere Messungen und weniger Kopfschmerzen, wenn sie ihren Schülern das Au erklären.

Die Entfernung zwischen Erde und Sonne ist einer der ältesten Werte in der Astronomie. Die erste genaue Messung wurde 1672 von dem berühmten Astronomen Giovanni Cassini durchgeführt, der den Mars von Paris aus beobachtete, während sein Kollege Jean Richer den Planeten von Französisch-Guayana in Südamerika aus beobachtete. Ausgehend von der Parallaxe oder Winkeldifferenz zwischen den beiden Beobachtungen berechneten die Astronomen die Entfernung von der Erde zum Mars und ermittelten daraus die Entfernung von der Erde zur Sonne. Ihre Antwort war 140 Millionen Kilometer - nicht weit vom heutigen Wert entfernt.

Bis zur letzten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren solche Parallaxenmessungen der einzige zuverlässige Weg, um Entfernungen im Sonnensystem abzuleiten, und so wurde das Au weiterhin als eine Kombination von Grundkonstanten ausgedrückt, die Winkelmessungen in Entfernungen umwandeln konnten. Zuletzt wurde das Au definiert als (tief durchatmen): „Der Radius einer ungestörten kreisförmigen Newtonschen Umlaufbahn um die Sonne eines Teilchens mit infinitesimaler Masse, das sich mit einer mittleren Bewegung von 0,01720209895 Radiant pro Tag bewegt (bekannt als Gaußsche Konstante))”.

Die Definition jubelte den Fans des deutschen Mathematikers Carl Friedrich Gauss zu, dessen Konstante im Mittelpunkt der gesamten Angelegenheit steht, aber den Astronomen Ärger bereitete. Zum einen waren einführende Astronomiestudenten völlig ratlos, sagt Sergei Klioner, Astronom an der Technischen Universität Dresden in Deutschland. Noch wichtiger ist jedoch, dass die alte Definition mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie kollidierte.

Wie der Name schon sagt, macht die allgemeine Relativitätstheorie die Raum-Zeit relativ, je nachdem, wo sich ein Beobachter befindet. Das Au, wie früher definiert, hat sich ebenfalls geändert. Laut Klioner verschob es sich um tausend Meter oder mehr zwischen dem Referenzrahmen der Erde und dem von Jupiter. Diese Verschiebung hatte keine Auswirkungen auf Raumfahrzeuge, die die Entfernung direkt messen, aber für Planetenwissenschaftler, die an Modellen des Sonnensystems arbeiten, war dies ein Schmerz.

Die Sonne warf ein weiteres Problem auf. Die Gaußsche Konstante basiert auf der Sonnenmasse, daher war das Au untrennbar mit der Masse der Sonne verbunden. Aber die Sonne verliert an Masse, wenn sie Energie ausstrahlt, und dies führte dazu, dass sich das Au ebenfalls langsam veränderte.

Die überarbeitete Definition beseitigt die Probleme des alten Au. Eine feste Entfernung hat nichts mit der Sonnenmasse zu tun, und der Zähler ist definiert als die Entfernung, die Licht im Vakuum in 1/299, 792, 458 Sekunden zurücklegt. Da die Lichtgeschwindigkeit in allen Referenzrahmen konstant ist, ändert sich das Au nicht mehr abhängig vom Standort eines Beobachters im Sonnensystem.

Eine Neudefinition des Au ist seit Jahrzehnten möglich - moderne Astronomen können mit Raumfahrzeugen, Radargeräten und Lasern direkte Entfernungsmessungen durchführen. "Einige von ihnen hielten es jedoch für etwas gefährlich, etwas zu ändern", sagt Nicole Capitaine, Astronomin am Pariser Observatorium in Frankreich. Einige befürchteten, die Änderung könnte ihre Computerprogramme stören, andere hielten eine sentimentale Bindung an den alten Standard. Aber nach Jahren der Lobbyarbeit von Capitaine, Klioner und anderen wurde die überarbeitete Einheit endlich übernommen.

Capitaine und Klioner sagen, dass das stromlinienförmige Au bereits positive Auswirkungen auf ihr Leben hat. Die Lobbyarbeit für die Veränderung war zeitaufwändig, sagt Capitaine: „Ich werde mehr Zeit haben, mich meiner Forschung zu widmen.“

„Ich bin froh, dass ich es meinen Schülern nicht mehr erklären muss“, fügt Klioner hinzu. Die neue Definition "ist jetzt für alle viel einfacher zu verstehen."