Mengapa para astronom tidak menggunakan meter untuk mengukur jarak astronomi?


74

Dalam jarak astronomi umumnya dinyatakan dalam satuan non-metrik seperti: tahun cahaya, satuan astronomi (AU), parsec, dll. Mengapa mereka tidak menggunakan meter (atau kelipatannya) untuk mengukur jarak, karena ini adalah satuan SI untuk jarak? Karena meter sudah digunakan dalam fisika partikel untuk mengukur ukuran atom, mengapa itu tidak bisa digunakan dalam astrofisika untuk mengukur jarak besar di alam semesta?

Sebagai contoh:

  • ISS mengorbit sekitar 400 km di atas Bumi.
  • Diameter Matahari adalah 1,39 Gm (gigameter).
  • Jarak ke Galaksi Andromeda adalah 23 Zm (zettameters).
  • Pada titik terjauhnya, Pluto adalah 5,83 Tm (terameter) dari Matahari.

Sunting: beberapa orang menjawab bahwa meter terlalu kecil dan karenanya tidak intuitif untuk mengukur jarak yang besar, namun ada banyak situasi di mana ini bukan masalah, misalnya:

  • Bytes digunakan untuk mengukur jumlah data yang sangat besar, misalnya terabyte (1e + 12) atau petabytes (1e + 15)
  • Energi yang dilepaskan oleh ledakan besar biasanya dinyatakan dalam megaton, yang didasarkan pada gram (1e + 12)
  • Unit SI Hertz sering dinyatakan dalam gigahertz (1e + 9) atau terahertz (1e + 12) untuk mengukur frekuensi jaringan atau kecepatan jam prosesor.

Jika alasan utama untuk tidak menggunakan meter adalah historis, apakah masuk akal untuk berharap bahwa SI-unites akan menjadi standar dalam astronomi, seperti sebagian besar dunia beralih dari asli ke unit SI untuk pengukuran sehari-hari?


13
Karena itu tidak berguna untuk melakukannya.
eyeballfrog

12
Menurut Anda apa itu Angstrom atau Fermi? Atau gudang? Fisikawan tidak selalu menentukan hal-hal dalam SI baik dan karena alasan yang sama.
Rob Jeffries

17
Untuk alasan yang sama Anda membeli beras dalam KG, bukan oleh biji-bijian.
dotancohen

24
1.13?1035

15
@MartinArgerami Benar, tetapi jika seseorang memberi tahu saya bahwa tingginya 57 kaki, saya akan segera menemukan kesalahan (dan saya pikir orang Amerika tidak akan mempercayai saya jika saya memberi tahu mereka bahwa saya tingginya 18 meter). Dengan panjang Plank, bahkan kesalahan dengan urutan besarnya mungkin tidak jelas.
Dmitry Grigoryev

Jawaban:


81

Selain jawaban yang diberikan oleh @ HDE226868, ada alasan historis. Sebelum munculnya radar mulai untuk menemukan jarak di tata surya, kami harus menggunakan metode pintar lainnya untuk menemukan jarak dari Bumi ke matahari; misalnya, mengukur transit Venus melintasi permukaan matahari . Metode-metode ini tidak seakurat yang tersedia saat ini, sehingga masuk akal untuk menentukan jarak, yang semuanya didasarkan pada pengukuran paralaks, dalam hal jarak Bumi-Matahari yang tidak pasti, tetapi tetap. Dengan begitu, jika pengukuran di masa depan mengubah nilai konversi dari AU ke meter, Anda tidak perlu mengubah banyak kertas dan buku teks.

Belum lagi bahwa ketidakpastian kalibrasi seperti itu memasukkan kesalahan berkorelasi ke dalam analisis yang tidak dapat dikalahkan menggunakan ukuran sampel besar.

Saya tidak dapat berbicara secara otoritatif tentang sejarah aktual, tetapi pengukuran tata surya pada awalnya dilakukan berdasarkan jarak Bumi / matahari. Sebagai contoh, sedikit geometri menunjukkan bahwa cukup mudah untuk mundur ukuran orbit Venus dan Merkurius di AU dari pemanjangan matahari maksimum. Saya tidak tahu bagaimana mereka mengetahui jari-jari orbit Mars, dll, tetapi mereka hampir pasti dilakukan di AU jauh sebelum AU diketahui, dan semua itu sebelum sistem MKS ada, apalagi menjadi standar.

tan?πangle=1AUD.
D
D1parsec=π180×60×60tan?(πangleπradians180×60×60arcsec).
1parsec=180×3600πAU

Para astronom juga memiliki preferensi yang ditandai untuk sepupu dekat unit mks / SI, yang dikenal sebagai cgs . Sejauh yang saya tahu, ini disebabkan oleh pengaruh spektroskopi yang menyukai bagian "unit Gaussian" untuk elektromagnetisme karena menetapkan konstanta Coulomb ke 1, menyederhanakan perhitungan.


16
Saya akan mengatakan bahwa ini adalah jawaban yang benar, sedangkan yang disediakan oleh HDE 226868 tidak. Dalam hal kelengkapan manusia, pengukuran misalnya tata surya adalah AU tidak kurang atau kurang intuitif daripada mengukurnya dalam gigameter (atau mungkin terameter; 1 AU ≈ 150 Gm = 0,15 Tm). Namun, unit non-metrik masih bertahan karena inersia historis, dan fakta bahwa mereka (dan kadang-kadang masih) lebih nyaman dalam kasus di mana beberapa jarak dapat diukur dalam beberapa unit tertentu lebih akurat daripada panjang unit itu sendiri dapat menjadi ukuran dalam meter.
Ilmari Karonen

3
Saya suka jawaban ini. Anda dapat memperluasnya dengan menyebutkan bahwa ukuran jarak bintang yang disukai adalah parsec, karena dapat dihitung secara tepat dalam hal AU, (648000 AU = \ pi parsec)
James K

3
Paralel historis lain dengan situasi ini berasal dari kimia, di mana ada preferensi yang kuat untuk berbicara tentang "mol" suatu zat daripada sejumlah molekul tertentu dari zat itu. Bukan hanya jumlah mol yang cenderung membutuhkan notasi ilmiah untuk diekspresikan; itu juga untuk waktu yang sangat lama (sampai awal abad ke-20), ahli kimia tidak benar-benar tahu berapa banyak molekul dalam satu mol.
Michael Seifert

3
Secara umum, fisikawan tidak suka bilangan mentah. Mereka benar-benar suka menyatakan jumlah sebagai angka tanpa dimensi yang mengekspresikan beberapa properti sistem. Itu membuatnya lebih mudah untuk berpikir tentang berbagai hal. Jadi, jika Anda mempertimbangkan sistem planet, bekerja di AU (yaitu mengekspresikan jarak sebagai kelipatan dari orbit bumi) adalah hal yang sangat masuk akal untuk dilakukan.
drxzcl

1
Astronom tidak serius menggunakan pi_angle untuk sudut paralaks, bukan? Tampaknya berpotensi membingungkan =).
Chris Chudzicki

24

Saya akan menyarankan itu juga membuat materi lebih terjangkau bagi pikiran manusia.

Aku hanya tidak bisa bekerja dengan angka besar atau kecil. Mereka tidak menyampaikan arti.

Tapi 1 AU itu mudah, bahkan jika saya tidak tahu persis apa itu dalam meter, saya tahu apa artinya dan itu adalah skala yang nyaman untuk pikiran.

Begitu juga ketika kita berbicara tentang jarak bintang, apa gunanya jarak dalam meter (atau AU)? Lebih masuk akal untuk bekerja dengan tahun cahaya. Sekali lagi kebanyakan orang tahu apa artinya bahkan jika mereka tidak tahu persis apa itu dalam meter.

Dan ketika kita menjadi kosmik, Anda juga berbicara tentang masa kolosal di masa lalu, jadi tahun-tahun cahaya memang memberikan makna ganda di sini. Jika saya memberi tahu Anda jarak dalam meter, itu tidak langsung memberitahu Anda seberapa jauh ke masa lalu juga.

Jadi saya pikir ini masalah kenyamanan dan pemahaman.


10
Bagaimana dengan byte? Sepertinya tidak ada yang memiliki masalah menggunakan byte untuk angka yang sangat besar, apakah itu KB, MB, GB, TB, PB, dll. Tidak ada yang berpikir unit ini tidak intuitif atau kita memerlukan unit yang sama sekali berbeda setelah ukuran melebihi batas. Saya tidak yakin mengapa ini akan berbeda mengenai meter dan pengukuran besar.
Arne

2
Pandangan saya adalah bahwa KB, MB, TB dan sebagainya tidak benar-benar dipahami oleh kebanyakan orang. Apa itu byte? Apa itu TB? Bagi sebagian besar mereka lebih dari label pemasaran. Saya pikir satu-satunya orang yang mengerti mereka adalah para profesional yang harus. Dan untuk jenis komputer (bersalah) pengukuran itu cukup mudah. YMMV.
StephenG

6
@ Andre: Sebagai jurusan ilmu komputer, saya ingin menunjukkan bahwa kita (ilmuwan komputer) menggunakan jumlah byte non-SI dalam berbicara tentang memori. KB, MB, GB, TB, PB, dll. Bukan unit SI. Misalnya, 1 MB = 1024 KB, tidak 1000 seperti di sistem SI. Kami menggunakan basis 2, bukan basis 10.
sharur

3
@pipe KiB, MiB, ... menurut definisi basis-2. KB, MB, ... bersifat mendua, dan dapat menggunakan basis-2 atau basis-10 dalam penggunaan umum.
CVn

6
@pipe: Sebaliknya, basis 2 dibangun ke perangkat keras pada tingkat paling dasar. Apa penipuan batas adalah pemasar yang menggunakan kekuatan 10 untuk membesar-besarkan ukuran memori mereka.
jamesqf

9

Bersamaan dengan jawaban yang lain, ada satu alasan lain, khususnya ketika mengukur jarak ke galaksi lain.

Ketika menyatakan jarak ke galaksi lain, para astronom jarang menyatakan jarak dalam satuan panjangnya, mereka cenderung menggunakan pergeseran merah ( z ). Unit ini tidak benar-benar satuan panjang (itu adalah rasio yang tidak berdimensi panjang gelombang), juga tidak linear dikonversi ke jarak ( z = 2 adalah tidak dua kali sejauh z = 1 ), juga tidak ada konversi dikecualikan antara pergeseran merah dan jarak (itu tergantung pada model alam semesta yang Anda asumsikan).

Redshift digunakan karena dapat diukur dengan sangat akurat. Ada fitur dalam spektrum bintang atau galaksi yang kita ketahui panjang gelombang persisnya saat dipancarkan sehingga pergeseran merah dapat dihitung secara tepat dengan:

z=λobsλem?1

Ini adalah properti yang diamati, tepat (dalam kesalahan eksperimental). Mengubah ini ke kejauhan membingungkan: apakah Anda berbicara tentang jarak benda itu menjauh dari kita secara instan sekarang , atau secara instan ketika foton yang Anda lihat dipancarkan , atau jarak foton yang Anda lihat bepergian? Apakah Anda ingin mempertimbangkan gerakan lokal serta perluasan Hubble (alam semesta)? Tambahkan ke ini bentuk alam semesta, laju ekspansi alam semesta, laju perubahan ekspansi alam semesta (energi gelap / konstanta Hubble / efek lainnya), dan Anda melihat bahwa konversi apa pun ke jarak sebenarnya adalah bermasalah dan akan mengharuskan Anda menentukan jenis konversi apa dan dengan asumsi apa. Lebih mudah untuk tetap dengan pergeseran merah yang mudah diukur dan terdefinisi dengan baik.

Karya (tingkat-tingkat) yang bagus yang merangkum semua jenis jarak kosmologis dan kalkulasinya adalah Hogg 2000 .


Jonathan: dalam Hogg Pendahuluan, Apakah benar semua jarak diukur sepanjang garis nol radial? Lensing gravitasi muncul di benak saya ... Dalam arti bahwa foton jelas berakhir pada saya sebagai pengamat, tapi saya harapkan (pada prinsipnya, tidak dalam arti absolut ... Perbedaan dapat diabaikan) yang dilakukannya setelah "melengkung" ". Saya harap jelas apa yang saya maksud.
Alchimista

7

Alasan lain yang belum disebutkan:

Tidak ada awalan SI yang dapat digunakan untuk jarak seperti itu.

Jika Anda ingin menggunakan sebuah unit, Anda memerlukan sesuatu yang memungkinkan untuk mengekspresikan jumlah tertentu tanpa terlalu banyak angka nol di depan atau di belakang. Saya tidak menyatakan tinggi manusia sebagai 1.670.000 μm atau ukuran bakteri 0.000 02 m.

Jika Anda melihat tabel awalan Anda melihat bahwa giga dan tera didefinisikan pertama kali tahun 1960. Tetapi definisi tidak termasuk penggunaan dan definisi-definisi itu sama eksotisnya dengan oktiliun ; yakin itu ada sebagai definisi, tetapi tidak ada yang menggunakannya atau mengetahui keberadaannya. Selama studi akademis dalam fisika di tahun 90-an (!) Masih belum diketahui secara luas, 30 tahun setelah pengenalan. Masih banyak ilmuwan yang tidak menggunakan giga- atau tera sama sekali. Petunjuk oleh gerrit: Fisikawan menggunakan frekuensi dengan awalan giga- / tera, saya lupa itu.

1 AU kemudian 150 gigameter atau 0,15 terameter. Jika Anda menggunakan tahun cahaya, 1 tahun cahaya sudah 9500 terameter yang bukan unit yang nyaman. Tiga puluh tahun kemudian mereka akhirnya memperkenalkan beberapa prefiks metrik yang dapat digunakan, tetapi saya masih harus menemukan seseorang yang menggunakan exa-, peta-, yotta- atau zetta-.


Komentar bukan untuk diskusi panjang; percakapan ini telah dipindahkan ke obrolan .
dipanggil2voyage

5

Mungkin seseorang perlu kembali ke masa lalu dan berpikir tentang mengapa hasta (panjang lengan bawah), liga (jarak berjalan dalam satu jam), kaki, (meter - sepersepuluh juta kuadran Bumi ?? dan jadi mungkin seharusnya bukan saya daftar ini) dll dipilih sebagai satuan jarak?
Mereka mudah dipahami dan direproduksi sementara pada saat yang sama memiliki skala yang sebanding dengan jarak yang akan diukur.
Jadi di dunia modern orang telah memilih unit jarak lebih jauh yang awalnya memiliki karakteristik tersebut.

Setelah unit-unit baru ini mendapatkan bantuan dan makalah, buku pelajaran dll ditulis sulit untuk menyingkirkan mereka dan beberapa orang akan mengatakan - "Mengapa repot-repot?".


4

Saya tidak tahu bagaimana keadaannya di negara Anda, tetapi di sini di Rusia, artikel dan berita astronomi sangat sering melaporkan jarak astronomi dalam kilometer, juta kilometer, miliar kilometer, triliun kilometer, dll. Hanya saja kita tidak menggunakan unit seperti gigameter, petameter dan sejenisnya, tetapi kilometer adalah satuan standar dalam astronomi.


2
Saya pikir Anda berbicara tentang artikel dalam publikasi populer, tetapi bukan jurnal astronomi profesional.
Walter

4

Beberapa jawaban bagus telah diberikan. Tetapi tidak ada yang berbicara tentang persepsi logaritmik. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Weber%E2%80%93Fechner_law )

10metres100metres100metres1km

Hukum Weber-Fechner

Ilustrasi hukum Weber-Fechner. Di setiap sisi, alun-alun bawah berisi 10 titik lebih banyak daripada yang atas. Namun persepsi berbeda: Di sisi kiri, perbedaan antara kuadrat atas dan bawah terlihat jelas. Di sisi kanan, kedua kotak terlihat hampir sama.

110


2
"Manusia memahami perbedaan antara 1 dan 10 parsec lebih baik daripada yang akan mereka lakukan jika data yang sama disajikan dalam meter." Cukup tambahkan salah satu awalan SI untuk meter dan Anda berakhir dengan situasi numerik yang sama. Ini tidak benar-benar menjelaskan mengapa parsec dan bukan petameters (Pm).
Trilarion

1
Anda bisa menamai parsec sebagai petameter . Kami baru saja memutuskan bahwa parsec terdengar lebih baik.
Agile_Eagle

juga parsec nyaman karena definisinya membuatnya sangat mudah untuk menghitung jarak menggunakan parallax
Agile_Eagle

Saya sepenuhnya setuju, itu sangat nyaman. Saya pikir pada akhirnya itu sebagian besar masalah konvensi.
Trilarion

2

Unit seperti meter terlalu kecil untuk digunakan ketika mengukur jarak pada skala astronomi. Sementara secara teori, seseorang dapat menggunakan meter dalam hubungannya dengan notasi ilmiah, itu tidak perlu sulit. Satu Unit Astronomi adalah jarak antara Bumi dan Matahari, ini bertindak sebagai semacam tongkat meter kosmik.


1
Kecuali jarak antara Matahari dan Bumi terus berubah, sehingga AU perlu didefinisikan dalam beberapa unit invarian ...
CVn

1
AU adalah sumbu semi-utama, yang cukup dekat dengan invarian.
userLTK

1
"Satuan seperti meter terlalu kecil ..." Kemudian gunakan awalan untuk membuatnya lebih besar seperti misalnya petameter (Pm). Saya tidak melihat kerugian besar.
Trilarion

2

Astronom tidak dan tidak bisa mengukur jarak. Jarak hanya disimpulkan dari apa yang sebenarnya telah diukur, seperti sudut, luminositas relatif, periode waktu, dll. Sebagian besar penentuan jarak astronomi pada akhirnya bergantung pada jarak Bumi-Matahari (satuan astronomi), yang karenanya sangat penting secara fundamental. (dan hanya di zaman modern dikenal dengan akurasi yang baik). Untuk bintang-bintang terdekat, sudut paralaks berhubungan langsung dengan jarak, tetapi jarak yang disimpulkan dari itu bukan jarak pengukuran yang tepat: ketidakpastiannya tidak terdistribusi normal (pikirkan tentang pengukuran paralaks negatif).

Astronom tahu, tentu saja, berapa meter parsec itu, dan tahu bahwa menggunakan meter untuk jarak galaksi hanya membingungkan, karena Anda harus memastikan Anda mendapatkan angka yang tepat dari 0000 sepanjang waktu (atau kekuatan sepuluh yang benar).

Akhirnya, tidak seperti fisika partikel, astronomi sebagai ilmu mendahului sistem meter, setidaknya penggunaannya yang lebih luas. Mengubah dari sistem yang berfungsi baik menjadi sesuatu yang lain hanya demi kesesuaian dengan SI, tetapi untuk harga ketidaknyamanan dan kebingungan tampaknya merupakan ide yang bodoh.


"Jarak hanya disimpulkan dari apa yang sebenarnya diukur ..." Bukankah ini selalu seperti ini? Pengamatan jarang langsung dan seringkali Anda harus menyimpulkan nilai yang Anda minati dalam beberapa hal. Ini tidak menjadikannya pengukuran yang kurang valid. Salah jika menyatakan bahwa Anda tidak dapat mengukur jarak dalam astronomi.
Trilarion

2

Menurut pendapat saya jawabannya adalah konvensi (dan orang-orang lebih suka jumlah digit kecil).

Tidak ada yang lebih dari itu. Awalan untuk panjang adalah sama baiknya berlaku selama Anda mendapatkan hak konversi dan orang-orang di bidang Anda tahu tentang hal itu .

Secara fisik tidak ada perbedaan antara 1 m dan 1.000.000 μm.

Jadi semua pertanyaan dari jenis: "Mengapa awalan ini dipilih, bukan itu untuk mengukur XYZ?" punya jawaban yang sama. Itu datang ke apa yang lebih nyaman dan pada akhirnya sangat subyektif.


1

Sulit untuk menghubungkan sesuatu seperti terameter dengan "panjang sebenarnya", karena kurangnya pengetahuan objek fisik untuk membandingkannya. Juga, karena setelah beberapa saat, unit-unit ini menjadi "begitu banyak lagi nol". Jadi saya akan menyarankan yang berikut:

Space Marginal Unit (SMU): 1.000.000 meter, atau kira-kira jarak dari satu ujung Prancis ke yang lain. Jarak minimum dua pesawat ruang angkasa harus dari satu sama lain sebelum mereka harus mengoordinasikan lintasan atau pergi ke manuver docking. (Beri aku sedikit suspensi tidak percaya di sini orang-orang.)

Panjang Orbit Bumi (LEO): 1.000.000.000.000 meter, jarak yang ditempuh Bumi dalam satu tahun. (Jaraknya sebenarnya sekitar 6% lebih sedikit dari itu, tetapi LEO adalah sesuatu yang dapat divisualisasikan.)

Kaid: 1.000.000.000.000.000.000.000 meter. Itu sedikit lebih dari jarak dari sini ke bintang Alkaid.

Hal di atas siap untuk percakapan sehari-hari - jika kita pernah sampai pada titik di mana kita berbicara tentang hal-hal seperti itu setiap hari!


2
Bagaimana dengan notasi ilmiah? kita bisa menggunakannya di tempat nol, bukan?
A --- B

5
Saya tidak melihat bagaimana ini menjawab pertanyaan. Juga, LEO adalah singkatan umum untuk Low Earth Orbit , yang merupakan sesuatu yang sangat berbeda dengan orbit Bumi di sekitar Matahari.
CVn

2
"Sulit untuk menghubungkan sesuatu seperti terameter dengan" panjang sebenarnya "" Benarkah? Bagi saya parsec sama sulitnya untuk mengaitkannya dengan panjang yang bisa saya rasakan. Pandangan saya yang sederhana adalah bahwa beberapa bintang dan galaksi benar-benar sangat jauh. Dan 1 terameter itu didefinisikan dengan jelas dan karenanya harus memiliki makna.
Trilarion

1

Jawaban sederhananya adalah: unit yang lebih besar seperti AU atau tahun cahaya lebih mudah bagi otak manusia untuk diingat. Dan, kita harus menghindari menempatkan unit dengan banyak nol setelah beberapa digit pertama, misalnya: 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 meter meter. kita bisa menggunakan AU atau untuk jarak yang lebih tinggi, tahun cahaya. Jika lebih pendek, yah kita kedinginan masih menggunakan meter tetapi dengan eksponen.


1 AU sekitar 0,15 Tm, jika Anda menggunakan awalan yang tepat Anda tidak memiliki nol berlebihan. Ukuran molekul air adalah 0,275 nm, kami tidak mengatakan 0,000000000275 meter.
Arne

0

Karena jaraknya kental . Namun byte, boom, dan buzz bervariasi dengan lancar .

Contoh-contoh dari OP di mana awalan metrik menjadi konvensional - terabyte, megaton, gigahertz - adalah domain di mana pengalaman manusia berlangsung terus menerus melintasi urutan besarnya.

  • Tidak ada batas keras dan persisten dalam pertumbuhan hard drive, IC, atau kabel . Kecuali untuk sedikit lengket pada kekuatan 2, kemajuan itu berkelanjutan.

  • Ledakan tumbuh secara bertahap selama sejarah. Ada lompatan besar yang langka seperti senjata atom tetapi meskipun demikian tidak ada angka ajaib. Jika setiap bom fusi memiliki hasil yang sama maka mungkin itu akan menjadi unit ilmiah, tetapi mereka bervariasi di semua tempat .

  • Ada beberapa frekuensi ajaib yang sudah lama dikenal manusia. Gelombang elektromagnetik memiliki pulau yang jelas dalam spektrum frekuensi pada cahaya tampak . Tetapi bahkan itu dioleskan pada satu oktaf (400-800 TeraHertz) dan ada banyak samudera yang tidak seragam untuk kedua sisinya.

Kenalan manusia dengan jarak di sisi lain berjalan pas dan mulai. kata Sagan . Batas-batas yang sulit pada perjalanan manusia bertahan selama ribuan tahun. Langkah orang dewasa adalah pulau kuno, sempit, yang akrab di spektrum jarak. Jarak ke matahari selalu akrab, dan tampaknya besar, jauh sebelum ada yang bisa mengukurnya. Jadi istilah untuk ini tetap ada. "Lightyear" memiliki jangkar kuantitas yang nyata pada dua bukti fisik yang hampir tidak asing lagi. Dan keduanya adalah batas yang keras, bahkan jika kombinasi mereka tidak.

Waktu adalah domain kental yang lain bagi manusia, dengan bekas roda yang dalam pada hari, setahun, napas. Tidak ada awalan metrik pada satu unit yang akan dilakukan.

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.
Judi bola