Parsec

Парсек (сокращение от «параллакс» и «секунда»; обозначения: пк, pc) — это единица измерения расстояний в астрономии, равная расстоянию до объекта, годичный тригонометрический параллакс которого составляет одну угловую секунду. Парсек используется как основная шкала для определения межзвёздных и межгалактических расстояний, особенно за пределами Солнечной системы. Один парсек приблизительно равен 3,2616 светового года (св. г.), 206 265 астрономическим единицам (а. е.) или около 3,086 × 10¹⁶ метров (30,86 триллиона километров). Название единицы было предложено британским астрономом Гербертом Холлом Тёрнером в 1913 году, исходя из метода измерения параллакса.

История возникновения

Понятие парсека непосредственно связано с методом измерения тригонометрического параллакса — одного из самых старых и надёжных способов определения расстояний до звёзд. Этот метод основан на наблюдении смещения положения звезды на небесной сфере относительно более далёких объектов при движении Земли по орбите вокруг Солнца. Угол, на который смещается звезда за полгода (когда Земля находится в противоположных точках орбиты), называется годичным параллаксом.

Идея использовать параллакс для измерения космических расстояний восходит к античности, однако первые успешные измерения были выполнены лишь в XIX веке. В 1838 году немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель измерил параллакс звезды 61 Лебедя, получив значение около 0,314 угловых секунд. Это позволило впервые оценить расстояние до звезды, не связанное с предположениями о её светимости.

Введение термина

Термин «парсек» был введён в научный обиход на заседании Королевского астрономического общества в 1913 году. Герберт Холл Тёрнер предложил образовать слово из частей «параллакс» и «секунда» (англ. parallax second → parsec). Первоначально единица называлась «астрономической единицей» в некоторых контекстах, но быстро распространилась благодаря удобству: расстояния до ближайших звёзд, выраженные в парсеках, оказывались численно близки к десятичным долям единицы, что упрощало расчёты.

Определение и точное значение

Формально парсек определяется как расстояние, на котором отрезок длиной 1 а. е. (среднее расстояние от Земли до Солнца) виден под углом 1 угловая секунда. Математическое выражение:

1 пк = 206 264,8 а. е.

В метрической системе одно из точных значений, принятое Международным астрономическим союзом (МАС) в 2015 году, составляет:

1 пк ≈ 3,08567758149137 × 10¹⁶ м

На практике для удобства часто используют приближённые значения:

• 1 пк ≈ 3,26 св. г.;
• 1 пк ≈ 3,086 × 10¹³ км.

Соотношение с другими единицами

Для удобства используются производные единицы:

• килопарсек (кпк) = 1000 пк — применяется для расстояний внутри Галактики и до соседних галактик (например, диаметр Млечного Пути — около 30 кпк);
• мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк — используется в космологии для расстояний до галактик и скоплений (например, расстояние до галактики Андромеды — около 0,77 Мпк);
• гигапарсек (Гпк) = 10⁹ пк — применяется для описания крупномасштабной структуры Вселенной и измерения постоянной Хаббла.

Методы измерения параллакса

Тригонометрический параллакс

Основной метод, от которого произошёл парсек, — это тригонометрический параллакс. Он наиболее точен для звёзд в пределах нескольких сотен парсек от Солнца. Ошибка измерения возрастает с расстоянием: на расстоянии 100 пк она может составлять десятки процентов. Предел точности наземных инструментов составляет около 0,01 угловой секунды, что соответствует 100 пк.

Космические миссии

Для преодоления ограничений, связанных с атмосферной турбулентностью, были запущены космические обсерватории:

• Hipparcos (1989–1993) — измерил параллаксы около 100 000 звёзд с точностью порядка 1 миллисекунды дуги (mas). Это позволило определять расстояния до 1 килопарсека.
• Gaia (запущена в 2013 году) — текущая миссия Европейского космического агентства. Она измеряет параллаксы для более чем миллиарда объектов с точностью до нескольких микросекунд дуги (μas). Благодаря Gaia удалось построить трёхмерную карту Млечного Пути и измерить расстояния до звёзд на удалении до 10 кпк.

Использование в астрономии

Каталоги и шкала расстояний

Парсек является стандартной единицей во всех современных астрономических каталогах (например, каталог Hipparcos, Gaia DR3). В научных публикациях расстояния до звёзд, скоплений, галактик и квазаров указываются именно в парсеках или их производных. Исключение составляет популяризация, где чаще используется световой год.

Космология

В космологии парсек используется для определения постоянной Хаббла (H₀), которая выражается в километрах в секунду на мегапарсек (км/с/Мпк). Значение H₀ по данным различных миссий (Planck, спутник WMAP) составляет около 67–70 км/с/Мпк. Это означает, что удалённые галактики разбегаются со скоростью, пропорциональной расстоянию, выраженному в мегапарсеках.

Связь с красным смещением

Для астрономических объектов с большим красным смещением (z > 0,1) расстояние в парсеках перестаёт быть просто связанным с параллаксом. Используются понятия «расстояние по светимости» и «угловое диаметральное расстояние», которые выражаются в мегапарсеках, но вычисляются через модели расширения Вселенной. Тем не менее, в качестве единицы парсек остаётся основным.

Интересные факты

• Ближайшая к Солнечной системе звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии 1,301 пк (около 4,24 светового года).
• В одном парсеке содержится примерно 3,26 световых года, что делает его крупнее, чем обычно представляется в популярной культуре, где чаще фигурирует световой год.
• До середины XX века парсек в советской и российской астрономии иногда назывался «астрономической единицей расстояния», но для избежания путаницы со средним радиусом земной орбиты термин «парсек» стал единственным.
• Из-за огромных расстояний в космологии часто используют логарифмическую шкалу: например, расстояние до горизонта наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 14 Гпк.

Источники

• Allen, C. W. (1973). Astrophysical Quantities (3rd ed.). Athlone Press.
• Perryman, M. A. C. (2009). Astronomical Applications of Astrometry: Ten Years of Exploitation of the Hipparcos Satellite Data. Cambridge University Press.
• Brown, A. G. A., et al. (2021). «Gaia Early Data Release 3: Summary of the contents and survey properties». Astronomy & Astrophysics, 649, A1.
• Международный астрономический союз (2015). «IAU Resolution B2 on the definition of the astronomical unit». Transactions of the IAU, XXIX B.
• Кононович, Э. В., Мороз, В. И. (2004). Общий курс астрономии. М.: УРСС.