Парсек — единица измерения расстояний¶

Парсек (от параллакс и секунда, русское обозначение: пк; международное: pc) — внесистемная единица измерения расстояний в астрономии, равная расстоянию, с которого средний радиус земной орбиты (1 астрономическая единица) виден под углом в одну угловую секунду. Парсек является основной единицей измерения межзвёздных и межгалактических расстояний в профессиональной астрономии и смежных науках.

¶Определение и величина

Парсек определяется через тригонометрический параллакс. Если отрезок длиной в одну астрономическую единицу (а. е.) наблюдается с расстояния в один парсек, то угол между направлениями на его концы составляет ровно одну угловую секунду (1″). Исходя из этого геометрического определения, один парсек равен котангенсу одной угловой секунды, умноженному на одну астрономическую единицу.

В Международной системе единиц (СИ) парсек не входит, однако Международный комитет мер и весов допускает его использование наравне с единицами СИ. Точное значение парсека зависит от принятого значения астрономической единицы. По определению Международного астрономического союза (МАС) 2012 года, одна астрономическая единица составляет ровно 149 597 870 700 метров. Исходя из этого, один парсек равен приблизительно 3,0856775814913673 × 10¹⁶ метров, или около 30,857 триллиона километров.

В более привычных единицах один парсек составляет примерно 3,2616 светового года. Это означает, что свет, движущийся со скоростью около 300 000 км/с, преодолевает расстояние в один парсек за 3,26 года. Для сравнения, расстояние от Солнца до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, составляет около 1,3 парсека, или 4,24 светового года.

¶Кратные и дольные единицы

В астрономической практике широко используются производные единицы от парсека:

• Килопарсек (кпк) — тысяча парсек, приблизительно 3262 световых года. В килопарсеках измеряются размеры галактик и расстояния внутри них. Например, диаметр Млечного Пути составляет около 30–40 килопарсек, а расстояние до центра Галактики — примерно 8 килопарсек.
• Мегапарсек (Мпк) — миллион парсек, около 3,26 миллиона световых лет. Используется для измерения расстояний между галактиками и скоплениями галактик. Расстояние до галактики Андромеды (M31) составляет около 0,78 мегапарсека.
• Гигапарсек (Гпк) — миллиард парсек. Применяется в космологии для описания крупномасштабной структуры Вселенной и расстояний до самых далёких объектов. Наблюдаемая Вселенная имеет радиус примерно 14 гигапарсек.

Дольные единицы, такие как миллипарсек, используются редко, преимущественно в специализированных расчётах, например при измерении параллаксов тесных двойных звёзд.

¶История возникновения

Термин «парсек» был предложен в 1913 году британским астрономом Гербертом Холлом Тёрнером. Он образовал слово из сокращений слов «параллакс» и «секунда». Необходимость в такой единице возникла в связи с развитием методов измерения звёздных параллаксов: расстояния до звёзд, выраженные в астрономических единицах, оказывались настолько большими, что были неудобны для вычислений. Величина, обратная параллаксу в угловых секундах, непосредственно даёт расстояние в парсеках, что упрощает астрономические расчёты.

До введения парсека астрономы использовали световой год, однако для профессиональных вычислений парсек оказался удобнее, поскольку напрямую связан с наблюдаемой величиной — годичным параллаксом. Формула связи проста: расстояние в парсеках равно единице, делённой на параллакс в угловых секундах (r = 1/p″).

¶Методы измерения и применение

¶Тригонометрический параллакс

Основной метод определения расстояний в пределах Галактики — измерение годичного параллакса. Наблюдая звезду с интервалом в полгода, астрономы фиксируют её смещение на фоне более далёких объектов. Угол смещения, выраженный в угловых секундах, позволяет вычислить расстояние в парсеках. Этот метод применим для объектов, удалённых не более чем на несколько килопарсек, так как точность измерения углов ограничена.

Космический телескоп «Гиппаркос» (1989–1993) измерил параллаксы около 118 000 звёзд с точностью до миллисекунды дуги. Его преемник, спутник «Гайя» (запущен в 2013 году), измеряет параллаксы более миллиарда звёзд с точностью до 10–20 микросекунд дуги, что позволяет определять расстояния до объектов вплоть до центра Галактики.

¶Метод стандартных свечей

Для расстояний, превышающих возможности тригонометрического параллакса, применяются косвенные методы. Ключевую роль играют цефеиды — пульсирующие переменные звёзды, у которых существует строгая зависимость «период — светимость». Определив период пульсации, астрономы вычисляют абсолютную звёздную величину звезды, а затем, сравнивая её с видимой яркостью, находят расстояние. Этот метод позволяет измерять расстояния до десятков мегапарсек.

Для ещё более далёких объектов используются сверхновые типа Ia, обладающие почти постоянной максимальной светимостью. Они позволяют измерять расстояния до нескольких гигапарсек и легли в основу открытия ускоренного расширения Вселенной в 1998 году.

¶Красное смещение

В космологии расстояния до далёких галактик оцениваются по красному смещению их спектров. Закон Хаббла — Леметра связывает скорость удаления галактики с её расстоянием. В этом контексте используется понятие «космологический парсек», учитывающее расширение Вселенной, однако в практических целях расстояния по-прежнему выражаются в гигапарсеках.

¶Роль в астрономии

Парсек является стандартной единицей в научной литературе по астрономии и астрофизике. В нём выражаются расстояния до звёзд, туманностей, галактик и квазаров. Световой год остаётся распространённым в научно-популярной литературе, но в реферируемых журналах и каталогах используют парсек и его производные.

Значение парсека для науки выходит за рамки простого измерения. Шкала расстояний в астрономии, основанная на парсеке, позволяет строить трёхмерные карты Галактики, определять размеры и светимости звёзд, оценивать массу чёрных дыр и параметры тёмной материи. Точность измерения параллаксов напрямую определяет достоверность всей космологической дистанционной лестницы.

¶Интересные факты

• Расстояние от Солнца до центра Млечного Пути составляет около 8,1 килопарсека.
• Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии 1,3 парсека.
• Самый далёкий известный квазар (по состоянию на 2024 год) находится на расстоянии около 13,6 гигапарсека.
• Термин «парсек» получил известность за пределами науки благодаря фантастике: в фильме «Звёздные войны» персонаж Хан Соло утверждает, что его корабль «Тысячелетний сокол» прошёл Кессельский маршрут менее чем за 12 парсек, что является примером художественной вольности, так как парсек — единица расстояния, а не времени.

¶Источники

• Аллен К. У. Астрофизические величины. — М.: Мир, 1977.
• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии. — М.: Едиториал УРСС, 2004.
• Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006.
• International Astronomical Union. Resolution B2 on the re-definition of the astronomical unit of length (2012).