なぜ天文学者は天文学的な距離を測定するためにメーターを使用しないのですか？

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天文学では、距離は通常、光年、天文単位（AU）、パーセクなどの非メトリック単位で表されます。距離？メーターはすでに粒子物理学で原子のサイズを測定するために使用されているため、宇宙物理学で宇宙の長距離を測定するために使用できないのはなぜですか？

例えば：

ISSは地球の約400 km上を周回しています。
太陽の直径は1.39 Gm（ギガメートル）です。
アンドロメダ銀河までの距離は23 Zm（ゼッタメートル）です。
最遠点では、Pl王星は太陽から5.83 Tm（テラメータ）です。

編集：一部の人は、メーターが小さすぎるため、長距離の測定には直感的ではないと答えていますが、これが問題にならない状況はたくさんあります。たとえば：

バイトは、テラバイト（1e + 12）またはペタバイト（1e + 15）などの膨大な量のデータの測定に使用されます
大爆発によって放出されるエネルギーは通常、メガトン単位で表されます。これはグラム（1e + 12）に基づいています
SI単位のヘルツは、ネットワーク周波数またはプロセッサーのクロック速度を測定するために、しばしばギガヘルツ（1e + 9）またはテラヘルツ（1e + 12）で表されます。

メートルを使用しない主な理由が歴史的なものである場合、SIユニットが天文学の標準になると予想するのは合理的ですか？

distances units

— アルネ
ソース

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そうするのは役に立たないからです。

— eyeballfrog

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オングストロームまたはフェルミは何だと思いますか？それとも納屋？物理学者は、SIでも常に同じ理由で何かを指定するとは限りません。

— ロブジェフリーズ

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穀物ではなくKGで米を購入するのと同じ理由で。

— -dotancohen

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ユニットを測定中のオブジェクトに関連付けるためです。私がと言った場合、板の長さは私の身長を想像するのに役立ちますか？

1.13 * 10^{35}

$1.13*10^{35}$

— ドミトリーグリゴリエフ

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@MartinArgerami確かに、誰かが私に身長が57フィートだと言ったら、私はすぐに間違いを見つけます（そして、私が彼らに18メートルだと言ったらアメリカ人は私を信じないでしょう）。プランクの長さでは、桁違いの間違いでさえ明らかではないかもしれません。

— ドミトリーグリゴリエフ

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@ HDE226868が提供する答えに加えて、歴史的な理由があります。レーダー測距を使用して太陽系の距離を検出する前に、地球から太陽までの距離を検出する他の巧妙な方法を使用する必要がありました。たとえば、太陽の表面を横切る金星の通過を測定します。これらの方法は、現在利用可能なものほど正確ではないため、不確実ではあるが固定された地球と太陽の距離の観点から、すべて視差の測定に基づく距離を指定するのが理にかなっています。そうすれば、将来の測定で変換値がAUからメートルに変更された場合、多くの論文や教科書を変更する必要はありません。

言うまでもなく、このようなキャリブレーションの不確実性は、大きなサンプルサイズを使用しても解決できない相関エラーを分析にもたらします。

私は実際の歴史について正式に話すことはできませんが、太陽系の測定はすべて最初は地球/太陽の距離に関して行われました。たとえば、小さな幾何学は、金星と水星の軌道のサイズを最大太陽伸びからAUに戻すのが非常に簡単であることを示しています。火星の軌道半径などをどのように計算したかはわかりませんが、AUが知られるずっと前に、ほぼ確実にAUで行われ、MKSシステムが存在する前のすべてが標準化されました。

星のために、「宇宙論的距離ラダー」として知られているものの基部（すなわち天文学における「全距離尺度」である）視差角を測定することにかかっている：

日焼け π_{a n g l e} = \frac{1 A うん}{D} 。

$\tan \pi_{\mathrm{angle}} = \frac{1 AU}{D}.$ 'parsecs'で

D

$D$ を測定することは、アークセカンドで測定される角度が小さな角度近似に適合するように方程式を設定することです。つまり：

\frac{D}{1 p a r s e c} = \frac{\frac{π}{180 \times 60 \times 60}}{日焼け （ π_{a n g l e} \frac{π r a d 私 a n s}{180 \times 60 \times 60 a r c s e c} ）} 。

$\frac{D}{1\, \mathrm{parsec}} = \frac{\frac{\pi}{180\times60\times60}}{\tan\left(\pi_{\mathrm{angle}} \frac{\pi\, \mathrm{radians}}{180\times60\times60 \, \mathrm{arcsec}}\right)}.$ つまり、

1 parsec = \frac{180 \times 3600}{π} AU

$1\operatorname{parsec} = \frac{180\times 3600}{\pi} \operatorname{AU}$ 。

天文学者はまた、cgsとして知られるmks / SIユニットの密接ないとこを強く好みます。私が知る限り、これはクーロンの定数を1に設定して計算を簡素化するため、電磁気学の「ガウスユニット」部分を好んだ分光学者の影響によるものです。

— ショーン・レイク
ソース

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HDE 226868が提供するものはそうではありませんが、これは正しい答えだと思います。人間の理解度の観点では、たとえば、太陽系がAUであるかを測定することは、ギガメートル（またはおそらくテラメータ; 1 AU≈150 Gm = 0.15 Tm）で測定するよりも、直観的ではありません。ただし、非メトリック単位は、歴史的な慣性のために引き続き存続し、特定の単位で距離を正確に測定できる場合、それらの単位自体の長さよりも正確であるということもありますメートル単位で測定します。

— イルマリカロネン

3

私はこの答えが好きです。あなたはそれがAU、（648000 AU = \のパイパーセク）の観点で正確に計算することができますので、恒星までの距離の有利な措置は、パーセクであることを言及することによってそれを拡張することができ

— ジェームズ・K

3

この状況とは別の歴史的な類似性が化学にあります。化学では、物質の分子の特定の数ではなく、物質の「モル」について話すことを強く好みます。ほくろの数が表現するのに科学的表記を必要とする可能性が低いというだけではありません。また、驚くほど長い間（20世紀初頭まで）、化学者はモル内にいくつの分子が含まれているかを実際には知らなかったということです。

— マイケルサイフェルト

3

一般に、物理学者は生の数値が好きではありません。彼らは、システムの特性を表す無次元数として数量を表現することを本当に好みます。物事について推論するのが簡単になります。したがって、惑星系を検討している場合、AUでの作業（つまり、距離を地球の軌道の倍数として表現する）は非常に合理的なことです。

— drxzcl

1

天文学者は視差角にpi_angleを真剣に使用しませんか？混乱を招く可能性があります=）。

— クリスチュジツキ

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また、人間の心に素材をより届きやすくすることをお勧めします。

私は、めちゃくちゃ大きい数字や小さい数字を扱うことができません。それらは意味を伝えません。

しかし、1 AUは簡単です。たとえそれがメートル単位であるかを正確に知らない場合でも、それが何を意味するかを知っており、心にとって便利な尺度です。

同様に、恒星の距離について話すとき、メートル（またはAU）単位の距離はどのように使用されますか？光年で作業する方が理にかなっています。繰り返しますが、ほとんどの人は、メートル単位で正確に何を知らなくても、その意味を知っています。

宇宙に行くとき、あなたは過去の巨大な時代についても話しているので、光年はここで二重の意味を伝えます。距離をメートル単位で伝えたとしても、それが過去にさかのぼる時間をすぐに教えてくれるわけではありません。

だから、それは利便性と理解の問題だと思います。

— StephenG
ソース

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バイトはどうですか？KB、MB、GB、TB、PBなど、非常に大きな数のバイトを使用することに問題はないようです。これらのユニットが直感的でない、またはサイズが制限を超えたら完全に異なるユニットが必要だとは誰も思いません。メーターと大規模な測定に関して、なぜこれが異なるのかはわかりません。

— アルネ

2

私の見解では、KB、MB、TBなどはほとんどの人にはまったく理解されていません。バイトとは何ですか？TBとは何ですか？ほとんどの場合、彼らはマーケティングラベルにすぎません。それらを理解しているのは、そうしなければならない専門家だけだと思います。そして、コンピューターの種類（有罪）にとって、これらの測定は非常に簡単です。YMMV。

— StephenG

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@Arne：コンピューターサイエンスの専攻として、私たち（コンピューターサイエンティスト）はメモリについて話す際に非SIのバイト数を使用していることを指摘したいと思います。KB、MB、GB、TB、PBなどはSI単位ではありません。たとえば、1 MB = 1024 KBであり、SIシステムの場合のように1000ではありません。10番ではなく2番を使用します。

— sharur17年

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@pipe KiB、MiB、...は定義により base-2です。KB、MB、...はあいまいであり、一般的な使用法ではbase-2またはbase-10を使用できます。

— CVn

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@pipe：反対に、ベース2は最も基本的なレベルでハードウェアに組み込まれています。ボーダーライン詐欺とは、10の累乗を使用して記憶のサイズを誇張するマーケティング担当者です。

— -jamesqf

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他の答えと一緒に、特に他の銀河までの距離を測定するとき、もう1つの理由があります。

他の銀河までの距離を述べるとき、天文学者は長さの単位で距離を述べることはめったになく、赤方偏移（z）を使用する傾向があります。この単位は、実際には長さの単位ではなく（波長の無次元比です）、距離に直線的に変換されません（z = 2はz = 1の 2倍ではありません）、または赤方偏移間の例外的な変換はありませんおよび距離（仮定する宇宙のモデルによって異なります）。

Redshiftは非常に正確に測定できるため使用されます。星や銀河のスペクトルには、放出される正確な波長がわかっているため、赤方偏移は次のように正確に計算できます。

z = \frac{λ_{o b s}}{λ_{e m}} - 1

$z=\frac{\lambda_{obs}}{\lambda_{em}}-1$

これは、観測された正確な（実験誤差内）プロパティです。これを距離に変換するのは混乱を招きます：今、オブジェクトが私たちから離れている距離について、またはあなたが見る光子が放出されたときに瞬時に、またはあなたが見る光子が移動した距離について話しているのですか？？ハッブル（宇宙）の膨張だけでなく、局所的な動きも考慮したいですか？これに宇宙の形、宇宙の膨張率、宇宙の膨張の変化率（暗黒エネルギー/ハッブル定数/その他の効果）を加えると、実際の距離への変換は問題があり、どのタイプの変換をどのような仮定で正確に定義する必要があります。明確に定義された測定しやすい赤方偏移の方が簡単です。

Hogg 2000は、さまざまな種類の宇宙距離とその計算をまとめた優れた（学位レベルの）作品です。

— ジョナサン・トワイト
ソース

Jonathan：Hoggの紹介で、すべての距離がヌルの放射状の線に沿って測定されるのは正しいですか？重力レンズが私の頭に浮かんだ...光子が明らかに観測者として私に到達するという意味で、しかし、私はそれが「曲がった後「。私が言っていることは明らかだと思います。

— アルキミスタ

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まだ言及されていない別の理由：

そのような距離に使用可能なSIプレフィックスはありませんでした。

ユニットを使用する場合は、先行ゼロまたは後続ゼロが多すぎることなく特定の数量を表現できるものが必要です。私は人間の身長を1 670 000 µmと表現したり、バクテリアのサイズを0.000 02 mと表現したりしません。

接頭辞の表を調べると、ギガとテラが1960年に初めて定義されたことがわかります。しかし、定義には使用法が含まれておらず、それらの定義はoctillionとまったく同じです。定義として存在することを確認しますが、誰もそれを使用したり、その存在を知りません。90年代の物理学の学術研究中（！）~~、導入後30年経った今でも広く知られていませんでした。それでも多くの科学者はギガバイトもテラバイトもまったく使いません。~~ヒント：物理学者は接頭辞giga- / tera-の周波数を使用していましたが、それを忘れていました。

1 AUは150ギガメートルまたは0.15テラメートルです。光年を使用している場合、1光年は既に9500テラメートルであり、便利な単位ではありません。30年後、彼らは最終的に使用可能なメトリックプレフィックスをいくつか導入しましたが、それでもexa-、peta-、yotta-、またはzetta-を使用する人を見つける必要があります。

— トーステンS.
ソース

コメントは詳細なディスカッション用ではありません。この会話はチャットに移動されました。

— called2voyage

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おそらく、時間をさかのぼって、なぜクビット（前腕の長さ）、リーグ（距離は1時間で歩いた）、足（メートル-地球の四分円の1000万分の1なのか??私はこのリストではない）などは距離の単位として選択されましたか？
それらは容易に理解され、再現可能であると同時に、測定される距離に匹敵するスケールです。
それで、現代の世界では、人々は最初にそれらの特性を持っていた距離のさらなる単位を選択しました。

これらの新しいユニットが好意を得て、論文、教科書などが書かれると、それらを取り除くのは難しく、「わざわざ」と言う人もいます。

— ファーチャー
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あなたの国ではどうなのかわかりませんが、ここロシアでは、天文学の記事やニュースが天文学的な距離をキロメートル、百万キロ、十億キロ、兆キロなどで報告することが非常に多くあります。などが、キロは天文学の標準単位です。

— アニックス
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あなたは人気のある出版物の記事について話していると思いますが、専門的な天文学のジャーナルについてではありません。

— ウォルター

4

いくつかの優れた答えがすでに出されています。しかし、対数知覚については誰も話していない。（https://en.wikipedia.org/wiki/Weber%E2%80%93Fechner_law）

$10 metres$ $100 metres$ $100 metres$ $1 km$

ウェーバー・フェヒナーの法則の実例。両側の下部の正方形には、上部の正方形よりも10個多くのドットが含まれています。ただし、認識は異なります。左側では、上下の正方形の違いがはっきりと見えます。右側では、両方の正方形がほぼ同じに見えます。

$1$ $10$

— Agile_Eagle
ソース

2

「人間は、同じデータがメートル単位で表示された場合よりも1から10パーセックの違いをよく理解しています。」メーターのSIプレフィックスの1つを追加するだけで、同じ数値状況になります。これは、なぜペタメータ（Pm）ではなくparsecsなのかを実際には説明していません。

— トライラリオン

1

あなたはparsecsをペタメーターと名付けたかもしれません。パーセクの方が音が良いと判断しました。

— Agile_Eagle

また、parsecは、その定義により視差を使用した距離の計算が非常に簡単になるため便利です

— Agile_Eagle

とても便利でした。結局のところ、それはほとんど慣習の問題だと思います。

— トライラリオン

2

メートルのような単位は、天文スケールで距離を測定するときに使用するには単純に小さすぎます。理論的には、メーターを科学表記と組み合わせて使用することもできますが、それは不必要に困難です。1つの天文単位は、地球と太陽の間の距離であり、これは一種の宇宙のメータースティックとして機能します。

— ダニエルウォルシュ100
ソース

1

AUはとにかく、いくつかの不変の単位で定義するために必要なので、太陽と地球の間の距離を除いて...、たえず変化

— からCVn

1

AUは半長軸で、不変量にかなり近いです。

— userLTK

1

「メートルのような単位は単純に小さすぎます...」次に、接頭辞を使用して、例えばペタメータ（Pm）のように大きくします。大きな欠点は見当たりません。

— トライラリオン

2

天文学者は距離を測定せず、測定できません。距離は、角度、相対光度、期間など、実際に測定されたものから推測されるにすぎません。ほとんどの天文学的な距離の決定は、最終的には地球と太陽の距離（天文学単位）に依存します。（そして、現代においてのみ、正確に知られています）。近くの星の場合、視差角は距離に直接関連していますが、そこから推測される距離は適切な測定距離ではありません。その不確実性は正規分布ではありません（負の視差測定について考えてください）。

天文学者はもちろん、パーセクが何メートルであるかを知っており、銀河距離にメートルを使用することは混乱を招くだけだということを知っています。

最後に、素粒子物理学とは異なり、科学としての天文学はメーターシステムよりも先に行われます。SIに準拠するためだけに、正常に機能するシステムから他のシステムに変更することは、不便と混乱の代償として、愚かなアイデアに思えます。

— ウォルター
ソース

「距離は、実際に測定されたものから推測されるにすぎません...」これは常にこのようではありませんか？観察が直接行われることはめったになく、多くの場合、何らかの方法で関心のある値を推測する必要があります。これは、それほど有効な測定値にはなりません。天文学では距離を測定できないと述べるのは単純に間違っています。

— トライラリオン

2

私の意見では、答えは慣習です（そして、少数の数字を好む人々）。

それ以上のことはありません。長さの接頭辞は、変換を正しく行い、フィールドの人々がそれを知っている限り、同様に有効です。

物理的には1 mと1,000,000 µmの間に違いはありません。

そのため、「XYZを測定するために、なぜこの接頭辞が選択されているのですか？」というタイプのすべての質問同じ答えがあります。それは、より便利で、究極的には非常に主観的なものに帰着します。

— トライラリオン
ソース

1

テラメーターのようなものを「実際の長さ」に関連付けるのは困難です。物理オブジェクトを比較するための知識がないためです。また、しばらくすると、これらのユニットは「非常に多くのゼロ」になるためです。だから私は次のことを提案します：

スペースマージナルユニット（SMU）：1,000,000メートル、またはおおよそフランスの一端から他端までの距離。2つの宇宙船が軌道を調整したり、ドッキング操作を開始したりする前に、2つの宇宙船が互いに最小距離にある必要があります。（ここにいる人々に不信の一時停止を少し与えてください。）

地球軌道の長さ（LEO）：1,000,000,000,000メートル、地球が1年間に移動する距離。（実際には、距離はそれより約6％短くなりますが、LEOは視覚化できるものです。）

怪物：1,000,000,000,000,000,000メートル。ここからスターのアルカイドまでの距離よりも少し大きいです。

上記のことは、日常の会話に容易に役立ちます-日常的にそのようなことについて話すことができるようになったら！

— ジェニファー
ソース

2

科学表記法はどうですか？ゼロの代わりにそれを使用できますか？

— A --- B

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これがどのように質問に答えているのかわかりません。また、LEOは低地球軌道の一般的な略語であり、これは太陽の周りの地球の軌道とは非常に異なるものです。

— CVn

2

「テラメータのようなものを「実際の長さ」に関連付けるのは難しい」本当ですか？私にとって、パーセクは、感じることができる長さに関連付けることも同様に難しいです。私の簡単な見方は、いくつかの星や銀河は本当に、本当に遠くにあるということです。そして、その1テラメーターは明確に定義されているため、意味を持たなければなりません。

— トライラリオン

1

簡単な答えは次のとおりです。AUや光年などの大きな単位は、人間の脳にとって覚えやすいものです。また、最初の数桁の後に、たとえば1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000メートルのように多くのゼロが続くユニットを配置しないでください。AUを使用することも、さらに長い距離、光年に使用することもできます。それが短かった場合、私たちはまだメーターを使用していますが、指数付きです。

— レオパン
ソース

1 AUは約0.15 Tmです。正しいプレフィックスを使用すれば、過剰なゼロはありません。水分子のサイズは0.275 nmで、0.000000000275メートルとは言いません。

— アルネ

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距離がゴツゴツしているからです。しかし、バイト、ブーム、およびバズはさまざまですスムーズに。

メトリックプレフィックスが従来になったOPの例（テラバイト、メガトン、ギガヘルツ）は、人間の経験が桁違いに連続して進んだ領域です。

ハードドライブ、IC、またはケーブルの成長に、ハードで永続的なしきい値はありませんでした。2のべき乗で少し粘着性があることを除けば、その進展は継続的でした。
爆発は歴史上徐々に成長しました。原子兵器のようなまれな大きな飛躍がありましたが、それでも魔法の数字はありません。すべての核融合爆弾の収量が同じであれば、それは科学ユニットになったかもしれませんが、それらは場所によって異なります。
人間に長く親しまれている魔法の周波数はほとんどありません。電磁波は、可視光の周波数スペクトルに鮮やかな島を持っています。しかし、それでも1オクターブ（400から800テラヘルツ）にわたって塗りつぶされており、両側に顕著な均一性のある大洋があります。

一方、距離のある人間の知り合いはぴったりと進み始めました。「私たちは地球と海と空だけに囲まれていました」とサガンは言いました。人間の旅行に関するこれらの厳しい境界は、千年の間持続しました。大人の歩幅は、距離のスペクトル上にある、古くて狭くて馴染みのある島です。太陽までの距離は常に馴染みがあり、誰もが測定できるようになるずっと前に、明らかに大きく見えました。したがって、これらの用語は存続します。「Lightyear」は、あまり知られていない2つの有形物に超現実的な量を固定します。そして、それらの組み合わせはそうでなくても、両方とも厳しい境界です。

時間は、人間にとってもう一つのゴツゴツした領域であり、1日、1年、一息の範囲で深いわだちがあります。単一ユニットのメトリックプレフィックスは機能しません。

— ボブ・スタイン
ソース