Vår plats i rymden

Titta upp på en klar natt och varje stjärna du kan se med egna ögon tillhör en galax, Vintergatan. Du står på en roterande bergskula, som kretsar kring en vanlig stjärna bland miljarder. Den här lektionen tar reda på exakt var.

Varje stjärna du kan se med egna ögon tillhör Vintergatan.

Titta.

Stå utanför på en klar natt. Marken under dina fötter är en del av en stenig boll 12,742 km bred. Den bollen, jorden, snurrar en gång om dagen och kapplöper runt en stjärna, solen, en gång om året.

Solen är så stor att ungefär 1,3 miljoner jordar skulle få plats i den. Den är så tung att den rymmer nästan all massa från allt som kretsar kring den: planeter, månar, dvärgplaneter, asteroider och kometer. Tillsammans, solen och allt som hålls av dess gravitation är Solsystemets historia.

I bilden ovan är den gula pricken i mitten solen. Tryck på Play och se planeterna röra sig. Ju närmare en planet är solen, desto snabbare går den runt:

• Kvicksilver tar 88 dagar.
• Jorden tar ett år.
• Neptunus, den mest avlägsna planeten, tar nästan 165 år.

Vårt solsystem är ett av miljarder stjärnsystem i en enorm spiral av stjärnor som kallas Vintergatan. På en mycket mörk natt kan du se det som ett svagt band av ljus över himlen. Varje stjärna du kan se med egna ögon tillhör den.

Förstå

Avstånden i rymden är så stora att kilometer blir besvärligt, så astronomer använder större linjaler.

Den astronomiska enheten (au) Detta är ungefär det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen. Eftersom 2012 har ett exakt värde: 149,597,870,700 meter, ca 149.6 miljoner km. Med det blir solsystemet lätt att bilda sig en uppfattning om:

Värld	Medelavstånd från solen
Kvicksilver	0.39 eller
Jorden	1.00 eller
Jupiter	5.2 eller
Neptunus	30.1 au

Ljus-tid är den tid ljus behöver för att täcka ett avstånd. Ljus färdas med 299,792 km per sekund, så:

tid = avstånd ÷ ljusets hastighet

För 1 au: 149,597,871 km ÷ 299,792 km/s ≈ 499 s, eller 8 minuter och 19 sekunder. När du tittar på solen (aldrig direkt, det skadar dina ögon), ser du ljus som lämnade den för ungefär åtta minuter sedan. Solljuset tar över fyra timmar att nå Neptunus.

Ljusåret är det avstånd ljuset färdas på ett år: ca 9,46 biljoner km, eller 63.241 au. Den närmaste stjärnan efter solen, Proxima Centauri, ligger ungefär 4,2 ljusår bort. Vintergatan är ungefär 100,000 ljusår i diameter.

Master

Förr i tiden var au mätt: den definierades genom den gaussiska gravitationskonstanten, så dess längd i meter var en storhet som astronomer måste bestämma. Radar ranging of Venus and spacecraft tracking in the late twentieth century pinned it down to a few metres. År 2012 gjorde den internationella astronomiska unionen det till ett fast tal (Resolution B2), så au är nu helt enkelt en enhet, som metern.

Vad vi faktiskt mäter mycket exakt idag är solens gravitationsparameter, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², från planeternas och rymdfarkosternas rörelser. Produkten G × M är mycket bättre känd än antingen G eller M ensam, eftersom G är en av de minst exakt kända konstanterna i fysiken. Det är därför som banmekanik fungerar med μ = GM genomgående, som du kommer att se i Navigatorbanan.

Två praktiska konsekvenser:

1. Jordens avstånd är inte konstant. Jordens omloppsbana har en excentricitet på cirka 0,0167, så dess avstånd från solen varierar från cirka 147,1 miljoner km (tidigt i januari, perihelium) till 152,1 miljoner km (tidigt i juli, aphelium). Årstiderna beror inte på detta: Januari är vinter på norra halvklotet. Den verkliga orsaken behandlas i lektionen om årstiderna.
2. Ljustiden är en verklig teknisk gräns. Ett radiokommando till en rover på Mars tar mellan 3 och 22 minuter en väg, beroende på var båda planeterna är i sina banor. Rymdfarkoster långt borta måste kunna agera på egen hand.