空中课堂：认识天文距离单位：天文单位和秒差距

小伙伴们大家好，

天文馆“空中课堂”上课啦！

在之前的空中课堂当中，我们了解到，天文学家为了简化天体距离的庞大数值，使用了“光年”这样的距离单位。那么除此之外是否还有别的单位呢？答案是肯定的。就像厘米、米、千米这样的常用距离单位一样，随着应用尺度的变化，天文距离单位也有不同的选择，那就是“天文单位”和“秒差距”。

天文单位，这个词和平时听说的“时间单位”“距离单位”等词不同，它不是一类单位的总称，而是一个特定的距离单位，主要用于衡量太阳系内各天体的距离。开普勒第三定律描述了行星绕日运动中，各自椭圆轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比为常数。

通过观测，我们能够比较精确的测定行星运动周期，所以当把地球绕日轨道半长轴作为单位，就能够去衡量其他所有行星的距离，精确测量日地距离，也就能把日地距离作为“米尺”去丈量太阳系其他天体与太阳的距离，这凸显了日地距离这把“米尺”的实际应用价值，这把标准尺被称为“天文单位（astronomical unit）”，单位符号用“au”表示。

行星绕日轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上

图源：百度

然而由于地球复杂的运动轨道使其半长轴a值大小在不断变化，因此，要想这把标准尺好用，就需要通过更好的观测资料、理论模型等去拟合出1au的米值。为了最终解决不同观测资料会得出不同1au值的问题，2012年国际天文学联合会（IAU）精确定义1au的长度。

1天文单位（au）=149597870700米（m）

这个长度与地球到太阳的距离平均值近似，因此，为了在描述时更加形象，可以将1个天文单位看做日地平均距离。

日地平均距离和1 au是近似值  图源：百度

离开太阳系来到恒星世界，au这个单位就基本失去了使用价值。在使用三角视差法测量恒星距离时（详见空中课堂前期文章），由于恒星的视差角和到地球的距离有直接的相关性,从而可以引入一个新的距离单位。地球上的观测者通过相隔半年的两次观测，能够获得所观测恒星的视差角，以此得到该恒星的周年视差,当这个周年视差为1角秒时，对应的恒星距离被定义为1秒差距（parallax second），单位符号为pc。如图所示，周年视差的底边为日地平均距离，也就是1au。恒星的周年视差通常都比较小，在不影响使用精度的近似处理后，可以得到周年视差为1角秒的恒星，距离地球为206265au。

视差角为1角秒时，恒星距离我们1 pc

图源：ESA/ATG medialab

结合之前已经认识的距离单位，光年，我们可以得到天文学上最常用的三个距离单位之间的关系是： 

1秒差距（pc）=3.26光年（l.y.）=206265天文单位（au）=30856804799935500米(m)

图源:作者制作