Парсе́к (скорочено пк) — поширена в астрономії позасистемна одиниця вимірювання довжини. Відстань, з якої середній радіус земної орбіти (рівний 1 а. о.), перпендикулярний до променя зору, видно під кутом 1″ (одна кутова секунда). пк = 648 000 а. о. ≈ 206 264,806 а. о. ≈ а. о. = / π м ≈ 30, 856 775 814 913 673 = / ( π) св. р. ≈ 3,261 563 777 167 світлового року.
Назва є скороченням від паралакс-секунда, бо 1 парсек — це відстань до такої зорі, річний паралакс якої дорівнює 1 кутовій секунді. Одиницю запровадили 1913 року для спрощення обчислення астрономічних відстаней безпосередньо з результатів спостережень зоряних паралаксів. В астрономії та астрофізиці парсек є найпопулярнішою одиницею вимірювання відстаней за межами Сонячної системи, хоча в науково-популярних текстах і повсякденному вжитку й досі широко використовують світловий рік. Для більших масштабів, ніж відстані всередині Чумацького Шляху, застосовують кратні парсека: кілопарсеки (кпк) — для далеких об'єктів у межах і поблизу Галактики, мегапарсеки (Мпк) — для галактик на середніх відстанях, а гігапарсеки (Гпк) — для квазарів і найвіддаленіших галактик.
Історія та походження
Геометричний сенс
Уявімо дуже видовжений прямокутний трикутник, у якому коротший катет дорівнює 1 а.о. (астрономічній одиниці, тобто середній відстані між Землею та Сонцем), а кут при вершині, протилежній цьому катету, становить одну кутову секунду ( градуса). У такій геометричній конструкції парсек визначають як довжину прилеглого катета. Значення парсека випливає безпосередньо з правил тригонометрії: це відстань, на якій радіус земної орбіти навколо Сонця стягує кут в одну кутову секунду.
Одним із найдавніших, але досі широковживаним методом, яким астрономи визначають відстані до зір, є вимірювання різниці положення зорі на небі під час двох спостережень. Перше спостереження виконують, коли Земля перебуває з одного боку від Сонця, а друге — приблизно через пів року, коли Земля опиняється з протилежного боку. Відстань між двома положеннями Землі під час цих вимірювань удвічі перевищує відстань між Землею і Сонцем. Різниця кутів між двома спостереженнями дорівнює подвоєному паралактичному куту, який утворюють промені від Сонця і Землі до зорі у віддаленій вершині. Знаючи цей кут, відстань до зорі обчислюють за допомогою тригонометрії. Перші успішні опубліковані прямі вимірювання відстаней до об'єктів на міжзоряних масштабах виконав 1838 року німецький астроном Фрідріх Вільгельм Бессель, який цим методом визначив, що відстань до зорі 61 Лебедя дорівнює 3,5 парсека.
Паралакс зорі визначають як половину кутової відстані, на яку зоря зміщується на небесній сфері внаслідок руху Землі навколо Сонця. Це дорівнює куту, під яким із зорі видно велику піввісь земної орбіти. Якщо в уявному прямокутному трикутнику замінити кут в одну кутову секунду на фактичний паралакс зорі, то довгий катет дорівнюватиме відстані від Сонця до цієї зорі. Отже, парсек можна визначити як довжину сторони прямокутного трикутника, прилеглої до вершини, яку займає зоря з паралаксом в одну кутову секунду.
Використання парсека як одиниці відстані природно випливає з методу Бесселя, оскільки відстань у парсеках обчислюють просто як величину, обернену до паралактичного кута, вираженого в кутових секундах (наприклад, якщо паралакс дорівнює 1 кутовій секунді, об'єкт розташований на відстані 1 пк від Сонця; якщо 0,5 кутової секунди — на відстані 2 пк тощо). У цьому співвідношенні не потрібно використовувати жодних тригонометричних функцій, оскільки через надзвичайно малі кути застосовують наближені формули для видовженого трикутника.
Історія Хоча термін міг уживатися і раніше, вперше слово «парсек» з'явилося в астрономічній публікації 1913 року. Королівський астроном Френк Вотсон Дайсон наголошував на потребі спеціальної назви для цієї одиниці відстані. Він запропонував назву «астрон», зазначивши, що Карл Шарльє висував варіант «сиріометр», а Герберт Холл Тернер — «парсек». Саме пропозиція Тернера зрештою закріпилася в науковому вжитку.
У серпні 2015 року Міжнародний астрономічний союз (МАС) ухвалив резолюцію B2, яка в межах визначення стандартизованої шкали абсолютних і видимих болометричних зоряних величин навела чинне явне означення парсека як точно а.о., або приблизно метрів, з огляду на точне визначення астрономічної одиниці в метрах, ухвалене МАС у 2012 році. Це відповідає означенню парсека за наближенням малого кута, яке подають у багатьох астрономічних довідниках.
Обчислення значення парсека
Згідно з визначенням 2015 року, дуга довжиною 1 а.о. стягує кут у центрі кола радіуса . Тобто за означенням,
Перейшовши від кутових секунд до радіанів і скориставшись тим, що для малих кутів тангенс приблизно дорівнює значенню кута, вираженому в радіанах,
.
Оскільки (точно за визначенням астрономічної одиниці 2012 року), то(точно за визначенням 2015 року).
Тому(з точністю до метра).
На наведеній вище схемі (не в масштабі) S позначає Сонце, а E — Землю в одній із точок її орбіти (так, щоб у точці S радіус орбіти утворював прямий кут з напрямком на зорю). Отже, відстань ES дорівнює одній астрономічній одиниці. Кут SDE становить одну кутову секунду ( градуса), тому за означенням точка D розташована на відстані одного парсека від Сонця. За допомогою тригонометрії відстань SD обчислюють так:
Оскільки астрономічну одиницю визначено як , можна отримати такі значення:
1 парсек≈ астрономічних одиниць≈ метрів
Оскільки 1 світловий рік ≈ , то ≈
У загальному вигляді для обчислення відстані за результатами кутових вимірювань (у кутових секундах) застосовують формулу:де θ — виміряний кут у кутових секундах, а DЗемля–Сонце відома. Обчислена відстань до зорі матиме ті самі одиниці, що й DЗемля–Сонце (наприклад, в астрономічних одиницях або у світлових роках).
Довжина парсека, використана в резолюції МАС B2 2015 року (точно астрономічних одиниць) повністю збігається зі значенням, отриманим у наближенні малих кутів. Воно відрізняється від класичного визначення через тангенс приблизно на , тобто лише після 11-ї значущої цифри. Оскільки астрономічну одиницю МАС у 2012 році визначив як точну довжину в метрах, парсек також відповідає точній довжині в метрах. З точністю до метра парсек у наближенні малих кутів дорівнює .
Використання та вимірювання Метод паралаксу є фундаментальним етапом калібрування визначення відстаней в астрофізиці. Однак точність наземних вимірювань паралактичного кута за допомогою телескопів обмежена значенням близько , а отже — зорями на відстанях не більш як . Причиною цього є атмосфера Землі, яка обмежує чіткість зображення зорі, розмиваючи майже точкове джерело в диск бачення, положення якого можна визначити лише наближено.
Космічні телескопи позбавлені цього обмеження і здатні точно вимірювати відстані до об'єктів, що перевищують межі точності наземних спостережень. У 1989—1993 роках супутник Hipparcos, запущений Європейським космічним агентством, виміряв паралакси близько зір з астрометричною точністю близько 0,97 мілісекунд та отримав надійні значення відстаней до зір на відстанях до . Супутник Gaia, запущений 2013 року, зібрав дані з метою вимірювання відстаней до одного мільярда зір із точністю до 20 мікросекунд. Це забезпечує похибку близько 10 % навіть для об'єктів поблизу Галактичного центру на відстані понад .
Відстані в парсеках
Відстані менше парсека Відстані, виражені частками парсека, зазвичай стосуються об'єктів у межах Сонячної системи. Наприклад: Одна астрономічна одиниця (а.о.) — відстань від Сонця до Землі — становить трохи менше 4,85×10−6 пк. Найвіддаленіший космічний зонд Вояджер-1 перебував на відстані від Землі станом на 2024 рік. Для подолання цієї відстані Вояджеру-1 знадобилося 46 років. Хмара Оорта має, за оцінками, діаметр близько .
Парсеки та кілопарсеки Відстані, виражені в парсеках (пк), зазвичай охоплюють простори між близькими зорями. Відстань у 1000 пк називають кілопарсеком (кпк). Астрономи зазвичай користуються кілопарсеками для вимірювання відстаней між частинами галактики або всередині груп галактик. Наприклад: Проксима Центавра, — найближча до Сонячної системи зоря, — розташована на відстані приблизно 1,3 пк. Відстань до розсіяного скупчення Плеяди становить за вимірюваннями паралакса місією Hipparcos. Центр Чумацького Шляху розташований більш ніж за 8 кпк від Землі, а сам Чумацький Шлях має поперечник близько 34 кпк. — одна з — має діаметр 540 кпк. Галактика Андромеди розташована приблизно за 780 кпк від Землі.
Мегапарсеки та гігапарсеки Астрономи зазвичай виражають відстані між сусідніми галактиками та скупченнями галактик у мегапарсеках (Мпк). Мегапарсек дорівнює одному мільйону парсеків, або приблизно 3,26 мільйона світлових років. Іноді відстані між галактиками наводять в одиницях Mpc/h (наприклад, «50/h Mpc», також записують як ). Тут h — безрозмірна стала Габбла, що лежить у діапазоні й відображає невизначеність значення сталої Габбла H, яка задає швидкість розширення Всесвіту: . Стала Габбла стає важливою під час перетворення спостережуваного червоного зсуву z на відстань d за формулою .
Один гігапарсек (Гпк) дорівнює одному мільярду парсеків — це одна з найбільших одиниць довжини, використовуваних в астрономії. Один гігапарсек становить приблизно 3,26×109 св. р., або близько відстані до горизонту спостережуваного Всесвіту. Астрономи зазвичай застосовують гігапарсеки для опису розмірів і відстаней до великомасштабних структур — зокрема розмірів і відстаней до Великої стіни CfA2, проміжків між скупченнями галактик, а також відстаней до квазарів.
Наприклад: Галактика Андромеди розташована приблизно за 0,78 Мпк від Землі. Найближче велике скупчення галактик, Скупчення Діви, перебуває на відстані близько 16,5 Мпк від Землі. Велика Стіна Геркулеса — Північної Корони, галактична нитка, яка з листопада 2013 року є у Всесвіті, має розмір близько 3 Гпк. Горизонт частинок (межа спостережуваного Всесвіту) має радіус приблизно 14 Гпк.
У культурі
На честь цієї одиниці вимірювання назвали астероїд 30857 Парсек, номер якого дорівнює кількості трильйонів метрів у парсеку ().
Примітки
Посилання Парсек // Класифікатор системи позначень одиниць вимірювання та обліку ДК 011-96 // Верховна Рада України. Законодавство України. , канал НДІ астрономії Харківського національного університету