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Physikalische EinheitEinheitenname Astronomische EinheitEinheitenzeichen A E A U a u u a displaystyle mathrm AE AU au ua Physikalische Grosse LangeFormelzeichen l displaystyle l Dimension L displaystyle mathsf L System Zum Gebrauch mit dem SI zugelassenIn SI Einheiten 1 A E 149 597 870 700 m displaystyle mathrm 1 AE 149 597 870 700 m exakt Abgeleitet von ErdbahnradiusDie Astronomische Einheit abgekurzt AE international au fur englisch astronomical unit ist ein Langenmass in der Astronomie Laut Definition misst eine AE exakt 149 597 870 700 Meter Das ist ungefahr der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne Veranschaulichung der Astronomischen Einheit englisch au grauDie Astronomische Einheit ist neben dem Lichtjahr und dem Parsec die wichtigste Einheit unter den astronomischen Masseinheiten Sie gehort nicht zum Internationalen Einheitensystem SI ist aber zum Gebrauch mit dem SI zugelassen 1 Sie ist keine gesetzliche Masseinheit 2 Die Astronomische Einheit war historisch von grosser Bedeutung fur die Astronomie da die meisten Entfernungsbestimmungen aufgrund der verwendeten Methoden das Ergebnis unmittelbar in AE und nicht in Metern lieferten Mittlerweile ist jedoch der Umrechenfaktor zwischen AE und Metern so genau bekannt dass die Verwendung der AE keine Genauigkeitsvorteile mehr bietet Im Jahre 2012 wurde daher die fruhere von der Gravitationskonstante der Sonne abgeleitete Definition aufgegeben und die AE einfach als eine bestimmte Anzahl von Metern neu definiert Damit hat die AE ihre ursprungliche astrophysikalische Bedeutung verloren und ist nur noch eine konventionelle Langeneinheit Entfernungen innerhalb des Sonnensystems werden jedoch immer noch meist in AE angegeben da sich so bequeme Zahlenwerte ergeben Das Internationale Buro fur Mass und Gewicht empfiehlt seit 2014 3 fur die Astronomische Einheit ebenso wie die Internationale Astronomische Union IAU das Einheitenzeichen au 4 Im Gegensatz dazu hat sich in der deutschsprachigen Literatur die Verwendung von AE und AU durchgesetzt Ausgedruckt in anderen interstellaren Langenmassen ergibt sich fur die Astronomische Einheit folgende Grossenrelation 1 AE 499 004 784 Lichtsekunden1 AE 1 581 250 74 10 5 Lichtjahre1 AE 4 848 136 81 10 6 Parsec1 AE 2p 360 60 60 Parsec1 AE 149 597 870 700 Meter Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Geschichte 2 1 AE als Langeneinheit 2 2 Erste Definition 2 3 Gausssche Gravitationskonstante 2 4 Definition von 1976 2 5 Erdbahn und AE 2 6 Heliozentrische Gravitationskonstante 2 7 Messung 3 Veranderlichkeit der gaussschen AE 4 Literatur 5 EinzelnachweiseDefinition BearbeitenDie AE war ursprunglich als die Lange der grossen Halbachse der Erdbahn definiert spater als Radius einer Kreisbahn auf der ein hypothetischer masseloser Korper die Sonne in einem vorgegebenen Zeitraum umrundete nahere Details werden im Abschnitt Geschichte erlautert Am 30 August 2012 beschloss die in Peking tagende 28 Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union in Resolution B2 5 that the astronomical unit be re defined to be a conventional unit of length equal to 149 597 870 700 m exactly 4 dass die Astronomische Einheit neu definiert werde als eine konventionelle Langeneinheit welche exakt 149 597 870 700 m entspricht Gemass dieser Neudefinition ist die AE nun keine durch Messung zu ermittelnde Eigenschaft des Sonnensystems mehr sondern sie ist eine Strecke mit einer per Definition exakt festgelegten Lange in Metern Der gewahlte Zahlenwert entspricht dem bis dahin besten Messwert 6 von 149 597 870 700 m 3 m Die vorherige Definition der AE beruhte auf der Gaussschen Gravitationskonstanten welche wenn sie unter Verwendung der Langeneinheit 1 AE der Zeiteinheit 1 Tag und der Masseneinheit 1 Sonnenmasse ausgedruckt wurde einen per Konvention fix vorgegebenen Zahlenwert hatte siehe Abschnitt Definition von 1976 Welchen Zahlenwert die so definierte Langeneinheit 1 AE annahm wenn sie in SI Einheiten also in Metern ausgedruckt werden sollte musste durch Beobachtung der Planetenbewegungen ermittelt werden Infolge der Neudefinition ist die Lange der AE in Metern nun festgelegt die Gausssche Gravitationskonstante wird nicht mehr benotigt und ist kunftig nicht mehr Bestandteil der astronomischen Konstantensysteme Der Zahlenwert der in astronomischen Masseinheiten ausgedruckten Heliozentrischen Gravitationskonstanten G M displaystyle GM odot nbsp war gemass der vorherigen Definition als Konstante festgelegt In die Berechnung ihres Zahlenwertes in SI Einheiten ging jedoch der jeweils aktuelle durch Beobachtung bestimmte Zahlenwert fur die Lange der Astronomischen Einheit ein so dass eine Neuvermessung der AE ein verandertes G M displaystyle GM odot nbsp nach sich ziehen konnte Die aufgrund moderner Messungen moglich gewordene direkte Bestimmung von G M displaystyle GM odot nbsp in SI Einheiten macht diesen Umweg uber die AE uberflussig Ausserdem ist denkbar dass eine mogliche zeitliche Anderung von G M displaystyle GM odot nbsp in absehbarer Zeit in den Bereich der Messbarkeit rucken konnte Dies hatte nach der vorherigen Definition die Einfuhrung einer zeitlich veranderlichen AE erfordert was sich nach der neuen Definition aber erubrigt 7 Neuere Messungen 2011 deuten bereits eine geringfugige Abnahme 8 von G M displaystyle GM odot nbsp an Die Genauigkeit moderner Positionsmessungen im Sonnensystem ist so hoch dass relativistische Korrekturen berucksichtigt werden mussen Die Ubertragung der vorherigen Definition in einen relativistischen Begriffsrahmen hatte zusatzliche Konventionen erfordert und eine vom Bezugssystem abhangige Lange der AE ergeben Die neu definierte AE hingegen hat in allen relativistischen Bezugssystemen dieselbe Lange 5 Die Resolution legt explizit fest dass dieselbe Definition fur alle relativistischen Zeitskalen z B TCB TDB TCG TT usw verwendet werden soll 4 Geschichte BearbeitenAE als Langeneinheit Bearbeiten Die Umlaufzeiten der Planeten sind leicht zu beobachten und waren schon fruhen Astronomen sehr genau bekannt Mit Hilfe des Dritten Keplerschen Gesetzes liess sich aus dem Verhaltnis der Umlaufzeiten zweier Planeten mit praktisch derselben Genauigkeit auf das Verhaltnis ihrer Bahnradien schliessen Die damaligen Ephemeriden konnten daher mit hoher Genauigkeit berechnen wievielmal z B Mars zu einem gegebenen Zeitpunkt weiter von der Sonne entfernt war als die Erde Man wahlte die grosse Halbachse der Erdbahn als Langenmass nannte sie Astronomische Einheit und konnte anstelle der umstandlichen Ausdrucksweise Mars ist heute 1 438 mal so weit von der Sonne entfernt wie die grosse Halbachse der Erdbahn lang ist gleichbedeutend einfach sagen Mars ist heute 1 438 AE von der Sonne entfernt Die in dieser Form als AE ausgedruckten Entfernungen eigentlich die Verhaltnisse zweier Entfernungen zueinander waren recht genau bestimmbar in irdischen Langenmassen wie z B Meilen oder Metern waren die Entfernungen jedoch nur recht ungenau bekannt Fur wissenschaftliche Zwecke bot sich daher die Verwendung der AE als Langeneinheit an wofur sie jedoch einer hinreichend genauen Definition bedurfte Erste Definition Bearbeiten Gemass dem Dritten Keplerschen Gesetz gilt fur die Umlaufdauer U P displaystyle U mathrm P nbsp eines Planeten der Masse M P displaystyle M mathrm P nbsp welcher die Sonne Masse M displaystyle M odot nbsp auf einer Bahn mit der grossen Halbachse a P displaystyle a mathrm P nbsp umlauft 9 U P 2 a P 3 4 p 2 G M M P displaystyle frac U mathrm P 2 a mathrm P 3 frac 4 pi 2 G cdot M odot M mathrm P nbsp 1 Fur zwei Planeten P1 und P2 folgt daraus U P 1 2 U P 2 2 M M P 1 M M P 2 a P 1 3 a P 2 3 displaystyle frac U mathrm P1 2 U mathrm P2 2 cdot frac M odot M mathrm P1 M odot M mathrm P2 frac a mathrm P1 3 a mathrm P2 3 nbsp 2 Dieses Gesetz enthalt nur Verhaltnisse der Umlaufzeiten der Massen und der grossen Halbachsen Das Zweite Keplersche Gesetz enthalt in ahnlicher Weise nur eine Aussage uber die Verhaltnisse der vom Fahrstrahl in bestimmten Zeitintervallen uberstrichenen Flachen Diese Gesetze liefern die Positionen der Planeten daher zunachst in einem noch unbestimmten Massstab Man kann deshalb die Einheiten der vorkommenden Langen Zeitintervalle und Massen so wahlen dass sie die Rechnungen moglichst einfach gestalten In der klassischen Astronomie wahlte man ublicherweise als astronomische Langeneinheit die Lange der grossen Halbachse der Erdbahn 1 AE als astronomische Masseneinheit die Masse der Sonne 1 M und als astronomische Zeiteinheit den Tag 1 d Da die Positionen der Himmelskorper an der scheinbaren Himmelskugel also die Richtungswinkel unter denen sie dem Beobachter erscheinen von absoluten Massstaben unabhangig sind konnten die Astronomen mit diesen relativen Massstaben bereits hochprazise Positionsastronomie betreiben Die Entfernung eines Planeten konnte ausserdem fur einen gewunschten Zeitpunkt mit hoher Genauigkeit in Astronomischen Einheiten angegeben werden die Entfernung in Metern hingegen weit weniger genau da die Lange der Astronomischen Einheit in Metern nur massig genau bekannt war Ahnlich konnten die Massen der Planeten recht genau in Sonnenmassen angegeben werden deutlich weniger genau in Kilogramm Erst in den letzten Jahrzehnten wurde es moglich Entfernungen mit hoher Genauigkeit zu messen z B mittels Laser Entfernungsmessung zum Mond mittels Radar Entfernungsmessung zu Merkur Venus und Mars oder mittels Messung der Signallaufzeiten zu Raumsonden Gausssche Gravitationskonstante Bearbeiten Der Zahlenwert der Gravitationskonstanten G displaystyle G nbsp in der Gleichung 1 hangt von der Wahl der Einheiten fur die vorkommenden physikalischen Grossen ab Fur die Umlaufdauer des Planeten P displaystyle P nbsp folgt aus jener Gleichung durch Umstellen U P 2 p a P 3 2 G M 1 M P M displaystyle U mathrm P frac 2 pi cdot a mathrm P 3 2 sqrt G cdot sqrt M odot 1 frac M mathrm P M odot nbsp 3 Mit den Abkurzungen k G displaystyle k sqrt G nbsp und m P M P M displaystyle mu mathrm P frac M mathrm P M odot nbsp 4 ergibt sich U P 2 p a P 3 2 k M 1 m P displaystyle U mathrm P frac 2 pi cdot a mathrm P 3 2 k cdot sqrt M odot 1 mu mathrm P nbsp 5 C F Gauss bestimmte 1809 den Wert der Gravitationskonstanten k displaystyle k nbsp in astronomischen Masseinheiten grosse Halbachse der Erdbahn als Langeneinheit AE mittlerer Sonnentag als Zeiteinheit d Sonnenmasse als Masseneinheit M displaystyle M odot nbsp indem er die Formel auf die Erde E displaystyle E nbsp als Planet P displaystyle P nbsp anwandte a P a E 1 A E displaystyle a mathrm P a mathrm E 1 mathrm AE nbsp 6 M 1 M displaystyle M odot 1 mathrm M odot nbsp 7 und die damals besten Zahlenwerte fur U E displaystyle U mathrm E nbsp und m E displaystyle mu mathrm E nbsp einsetzte 10 U P U E 365 256 383 5 d displaystyle U mathrm P U mathrm E 365 256 383 5 mathrm d nbsp 8 siderisches Jahr m P m E 1 354 710 0 000 002 819 2 displaystyle mu mathrm P mu mathrm E frac 1 354 710 0 000 002 819 2 nbsp 9 k 2 p a E 3 2 U E M 1 m E 0 017 202 098 95 A E 3 2 d M displaystyle k frac 2 pi cdot a mathrm E 3 2 U mathrm E cdot sqrt mathrm M odot left 1 mu mathrm E right 0 017 202 098 95 frac mathrm AE 3 2 mathrm d sqrt mathrm M odot nbsp 10 Dieser Zahlenwert der Gravitationskonstanten in astronomischen Masseinheiten wurde in der Folge als Standardwert fur zahlreiche astronomische Berechnungen verwendet Definition von 1976 Bearbeiten Mit stets verbesserter Kenntnis von U E displaystyle U mathrm E nbsp und m E displaystyle mu mathrm E nbsp hatte der Zahlenwert von k displaystyle k nbsp standig verbessert werden konnen Der gausssche Wert lag jedoch bald zahlreichen fundamentalen Tabellen zugrunde welche bei jeder Veranderung von k displaystyle k nbsp hatten neu berechnet werden mussen 11 Eine Alternative bestand darin in der Gleichung U E 2 p a E 3 2 k 1 m E displaystyle U mathrm E frac 2 pi cdot a mathrm E 3 2 k cdot sqrt 1 mu mathrm E nbsp 11 den Zahlenwert von k displaystyle k nbsp beizubehalten und stattdessen die Langeneinheit in der a E displaystyle a mathrm E nbsp gemessen wird so anzupassen dass der in der neuen Langeneinheit gemessene neue Zahlenwert von a E displaystyle a mathrm E nbsp die Gleichung fur die neuen Werte von U E displaystyle U mathrm E nbsp und m E displaystyle mu mathrm E nbsp wieder erfullt ein Beispiel folgt im nachsten Abschnitt Die grosse Halbachse a E displaystyle a mathrm E nbsp der Erdbahn verlor damit ihren definierenden Status Sie hatte in astronomischen Masseinheiten nicht mehr strikt die Lange 1 AE Die Langeneinheit bezuglich welcher a E displaystyle a mathrm E nbsp den die Gleichung erfullenden Zahlenwert annahm war die neue AE Damit lautete die Definition von 1976 Die astronomische Langeneinheit ist jene Lange A fur welche die gausssche Gravitationskonstante k displaystyle k nbsp den Wert 0 017 202 098 95 annimmt wenn die Masseinheiten die Astronomischen Einheiten der Lange der Masse und der Zeit sind 12 Da die Definition der AE damit aber ohnehin nicht mehr unmittelbar durch die Erdbahn gegeben war losten sich die Astronomen von der Erdmasse m E displaystyle mu mathrm E nbsp und bezogen die neue Definition auf einen fiktiven Korper f displaystyle f nbsp mit vernachlassigbar kleiner Masse m f 0 displaystyle mu mathrm f rightarrow 0 nbsp 12 Denkt man sich einen solchen fiktiven Korper auf einer ungestorten Bahn welche dem Gesetz 1 gehorcht und deren grosse Halbachse gleich der zu bestimmenden neuen Langeneinheit ist a f 1 A E displaystyle a mathrm f 1 mathrm AE nbsp 13 so gilt fur ihn U f 2 p 1 3 2 k 1 0 2 p k displaystyle U mathrm f frac 2 pi cdot 1 3 2 k cdot sqrt 1 0 frac 2 pi k nbsp 14 Dieser definierende Korper hat also eine Umlaufdauer von 2 p k 365 256 898 326 displaystyle frac 2 pi k 365 256 898 326 dots nbsp Tagen 15 sogen Gausssches Jahr 13 Die fiktive Bahn lasst sich ohne Beschrankung der Allgemeingultigkeit als kreisformig annehmen Die Definition der AE lasst sich daher gleichbedeutend formulieren als Die Astronomische Einheit AE ist der Radius einer kreisformigen Umlaufbahn auf welcher ein Korper mit vernachlassigbarer Masse und frei von Storungen in 2 p k displaystyle tfrac 2 cdot pi k nbsp Tagen ein Zentralgestirn umlauft wobei k displaystyle k nbsp die gausssche Gravitationskonstante ist 14 Die Praxis den Zahlenwert von k displaystyle k nbsp festzuhalten und durch ihn die AE zu definieren war inoffiziell seit dem 19 Jahrhundert ublich Sie wurde 1938 offiziell von der IAU ubernommen als sie auf der 6 Generalversammlung den gaussschen Zahlenwert fur k displaystyle k nbsp per Resolution 15 festschrieb 1976 erfolgte auf der 28 Generalversammlung erstmals eine explizite textliche Definition 4 Erdbahn und AE Bearbeiten Fur die Umlaufzeiten der Erde E displaystyle E nbsp und des definierenden fiktiven Korpers f displaystyle f nbsp liefert das Dritte Keplergesetz 2 U E 2 U f 2 M M E M 0 a E 3 a f 3 a E 3 1 A E 3 displaystyle frac U mathrm E 2 U mathrm f 2 cdot frac M odot M mathrm E M odot 0 frac a mathrm E 3 a mathrm f 3 frac a mathrm E 3 1 mathrm AE 3 nbsp 21 Auflosen nach a E displaystyle a mathrm E nbsp und Einsetzen der aktuellen Zahlenwerte m E 1 328 900 561 400 displaystyle mu mathrm E frac 1 328 900 561 400 nbsp 16 22 und U E 365 256 363 d displaystyle U mathrm E 365 256 363 mathrm d nbsp 17 23 ergibt a E U E 2 2 p k 2 1 m E 3 1 000 000 036 A E displaystyle a mathrm E sqrt 3 frac U mathrm E 2 2 pi k 2 cdot 1 mu mathrm E 1 000 000 036 mathrm AE nbsp 18 24 Aus dem Verhaltnis der Umlaufzeiten beider Korper folgt also das Verhaltnis ihrer grossen Halbachsen 21 Die eine davon definiert aber gerade die Astronomische Einheit das Ergebnis ist also die in AE ausgedruckte grosse Halbachse der Erdbahn welche nun etwas grosser ist als 1 AE Setzt man diese neuen Zahlenwerte fur a E displaystyle a mathrm E nbsp U E displaystyle U mathrm E nbsp und m E displaystyle mu mathrm E nbsp anstelle der alten gaussschen Werte in die gausssche Formel 10 ein so erhalt man nach wie vor den gaussschen Zahlenwert fur k displaystyle k nbsp Wenn der in Tagen gemessenen Umlaufzeit der genannte Zahlenwert U E displaystyle U mathrm E nbsp und der in Sonnenmassen gemessenen Erdmasse der genannte Zahlenwert m E displaystyle mu mathrm E nbsp beigelegt werden dann sind die Voraussetzungen der IAU Definition also erfullt wenn die in AE gemessene grosse Halbachse der Erdbahn den Zahlenwert 1 000 000 036 erhalt Jene Langeneinheit in der die grosse Halbachse gemessen werden muss um diesen Zahlenwert anzunehmen ist die mit den aktuellen Werten von U E displaystyle U mathrm E nbsp und m E displaystyle mu mathrm E nbsp kompatible aktuelle AE Gelingt es die Lange der grossen Halbachse in Metern zu ermitteln so ist uber diesen Zusammenhang die Lange der AE in Metern bekannt Heliozentrische Gravitationskonstante Bearbeiten Rechnet man Umlaufzeit U f displaystyle U mathrm f nbsp und grosse Halbachse a f 1 A E displaystyle a mathrm f 1 mathrm AE nbsp des fiktiven masselosen Korpers von astronomischen Masseinheiten wieder nach SI Einheiten um 1 d 86400 s displaystyle 1 mathrm d 86400 mathrm s nbsp 31 1 A E L m displaystyle 1 mathrm AE L mathrm m nbsp 32 und setzt das Ergebnis in Gleichung 1 ein so ergibt sich U f 86400 s d 2 1 A E L m A E 3 4 p 2 G M displaystyle frac U mathrm f cdot 86400 mathrm frac s d 2 1 mathrm AE cdot L mathrm frac m AE 3 frac 4 pi 2 G cdot M odot nbsp 33 wobei L displaystyle L nbsp der noch zu bestimmende Umrechnungsfaktor von Astronomischen Einheiten in Meter ist Einsetzen von U f 2 p k displaystyle U mathrm f frac 2 pi k nbsp 34 und Auflosen nach G M displaystyle GM odot nbsp liefert G M k 2 L m A E 3 86400 s d 2 displaystyle GM odot k 2 cdot frac L mathrm frac m AE 3 86400 mathrm frac s d 2 nbsp 35 Die heliozentrische Gravitationskonstante GM ist das Produkt aus der newtonschen Gravitationskonstanten G und der Sonnenmasse M Sie lasst sich aus der Vermessung der Planetenbahnen ableiten und ist mit wesentlich hoherer Genauigkeit bekannt als ihre beiden Einzelfaktoren Die eben genannte Formel stellt nichts anderes dar als die Umrechnung von k2 in astronomischen Masseinheiten nach G bzw GM in SI Einheiten In astronomischen Masseinheiten hat k stets denselben von der Definition der AE festgelegten Zahlenwert In SI Einheiten hangt der Zahlenwert von GM ab von dem jeweils aktuellen durch Beobachtung bestimmten Zahlenwert fur die Lange L der Astronomischen Einheit Nicht vorgesehen ist in der 1976er Definition eine eventuelle physikalisch reale Veranderlichkeit von GM etwa durch eine kosmologische Veranderlichkeit von G oder den Masseverlust der Sonne Sollte es infolge gesteigerter Messgenauigkeit notwendig werden ein zeitlich veranderliches GM zu beschreiben so konnte dies da k ja laut Definition auf seinem gegebenen Zahlenwert fixiert ist nur durch die sehr unbefriedigende 7 Verwendung einer zeitlich veranderlichen AE geschehen Die Neudefinition der AE von 2012 entkoppelt GM und AE und eroffnet so den Weg zur direkten Messung von GM und seiner eventuellen Veranderlichkeit in SI Einheiten Der Umweg uber die AE ist nicht mehr notig Eine Anderung des Zahlenwertes L der AE infolge einer Neubestimmung hat keine Anderung des Zahlenwertes von GM mehr zur Folge Messung Bearbeiten Um die Lange der AE in Metern zu ermitteln war es notwendig die in AE bekannten Entfernungen zu den Planeten oder zur Sonne in Metern zu messen Dies konnte bis etwa zur Mitte des 20 Jahrhunderts nur durch Triangulationen mit optischen Mitteln geschehen Die AE wurde hauptsachlich aus hochgenauen Winkelmessungen Parallaxen abgeleitet die von moglichst weit voneinander entfernten Sternwarten aus zu den Planeten Venus und Mars sowie zu erdnahen Asteroiden durchgefuhrt wurden Ein kurzer Uberblick uber diese Bestimmungen der AE bis ins fruhe 20 Jahrhundert findet sich im Artikel Venustransit Seit einigen Jahrzehnten konnen Entfernungen im Sonnensystem direkt gemessen werden Der moderne Wert der AE wurde mittels Radar und anderen Distanzmessungen von der Erde zu den Nachbarplaneten und zu Raumsonden bestimmt Aus der Vermessung der mittleren Bewegungen d h der mittleren Geschwindigkeiten oder der Umlaufperioden der Planeten welche sich sehr genau bestimmen lassen folgen uber das Dritte Keplergesetz in der newtonschen Fassung inklusive relativistischer Korrekturen 19 mit derselben Genauigkeit die grossen Halbachsen der Planeten in AE Die Abstandsmessungen zu den Planeten mittels Radar bestimmen deren Bahngeometrie und damit die grossen Halbachsen ihrer Bahnen in Metern das Verhaltnis zur Lange der grossen Halbachsen in AE liefert die Lange der AE in Metern sowie den Zahlenwert von GM in m3 s2 20 Die folgende Tabelle listet unter anderem einige moderne Ephemeriden auf die durch Anpassung der physikalischen Bewegungsgleichungen an umfangreiches Beobachtungsmaterial gewonnen wurden Jede solche Anpassung liefert unter anderem wie eben beschrieben einen Zahlenwert fur den Skalenfaktor des Sonnensystems welcher die Lange der AE in Metern angibt die jeweils genannten Unsicherheiten sind in der Regel formale Unsicherheiten die im Zuge der Anpassung aus der Konsistenz der Messdaten untereinander abgeschatzt werden und die meist zu optimistisch ausfallen Ein realistischeres Bild der Unsicherheiten gewinnt man durch Vergleich der Ergebnisse untereinander AE in m Quelle bzw Ephemeride149 597 850 000 400 000 Radar zur Venus Pettengill 1962 21 149 598 845 000 250 000 Radar zur Venus Muhleman 1962 22 149 597 870 000 2 000 IAU 1976 System astronomischer Konstanten 23 149 597 870 684 30 JPL DE102 Newhall 1983 24 149 597 870 660 2 JPL DE118 DE200 Standish 1990 25 26 149 597 870 620 180 Krasinsky 1993 27 149 597 870 691 6 JPL DE405 Standish 1998 28 149 597 870 691 2 0 2 IAA EPM2000 Pitjeva 2000 29 149 597 870 697 4 0 3 JPL DE410 Standish 2003 30 149 597 870 696 0 0 1 IAA EPM2004 Pitjeva 2004 31 149 597 870 700 85 JPL DE414 Standish 2006 32 149 597 870 700 3 Mittelwert Pitjeva und Standish 2009 33 Die Ephemeride DE405 des JPL liegt derzeit zahlreichen Jahrbuchern und sonstigen Ephemeridenwerken zugrunde Der aus ihr abgeleitete Zahlenwert von 149 597 870 691 m fur die AE war daher fur mehrere Jahre der gebrauchlichste Standardwert Er wurde vom IERS empfohlen 34 Streng genommen ist der genannte Zahlenwert nicht der SI Wert da den Berechnungen der Planetenbewegungen die auf den Schwerpunkt des Sonnensystems bezogene Zeitskala TDB zugrunde gelegt wird wahrend die SI Sekunde sich definitionsgemass auf die Erdoberflache genauer das Geoid bezieht und aus relativistischen Grunden etwas schneller lauft Rechnet man den TDB Wert auf strikte SI Einheiten um so ergibt sich 35 AE in m Zeitskale149 597 870 691 TDB149 597 871 464 SIDie 27 Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union beschloss im Jahre 2009 im Rahmen des IAU 2009 System of Astronomical Constants 6 36 den aus damaligen besten Messungen abgeleiteten Mittelwert von 149 597 870 700 m 3 m 33 zur allgemeinen Verwendung zu empfehlen Die 28 Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union beschloss im Jahre 2012 von der bisherigen Definition abzugehen nach welcher die Lange der Astronomischen Einheit in Metern stets das Ergebnis einer Messung gewesen war und die Astronomische Einheit einfach als eine Strecke der Lange 149 597 870 700 m exakt neu zu definieren Veranderlichkeit der gaussschen AE BearbeitenDie im Jahre 2012 neu definierte AE ist durch einen festen Zahlenwert festgelegt und damit per Definition unveranderlich Die uber die Gausssche Konstante definierte fruhere AE jedoch ist ein durch Messung zu bestimmender Skalenfaktor des Sonnensystems der moglicherweise Veranderungen des Sonnensystems widerspiegelt Messungen zur Bestimmung der AE im fruheren Sinne konnen daher durchaus zur Aufdeckung solcher eventueller Veranderungen noch nutzlich sein Auswertungen von Radarmessungen scheinen anzudeuten dass der Skalenfaktor des Sonnensystems langsam zunimmt Es werden Anderungsraten von 15 4 Meter Jahrhundert 37 7 2 Meter Jahrhundert 38 und 1 2 1 1 Meter Jahrhundert 39 genannt die Ursache ist bislang unbekannt Die naheliegende Vermutung der beobachtete Effekt werde durch die Expansion des Universums verursacht erweist sich als unzutreffend Theoretische Untersuchungen anhand gangiger kosmologischer Modelle zeigen dass die kosmische Expansion keine messbaren Auswirkungen auf die Bewegung der Planeten hat 37 Der durch den Sonnenwind und die Energieabstrahlung verursachte Massenverlust der Sonne fuhrt zu einer langfristigen Vergrosserung der Planetenbahnradien um etwa 0 3 Meter Jahrhundert 37 Dieser Effekt verursacht zwar aufgrund der Abnahme der von der Sonne ausgeubten Gravitationskraft eine Vergrosserung der Abstande der Planeten von der Sonne und untereinander aufgrund der Abnahme der Sonnenmasse M jedoch gleichzeitig wegen Gleichung 34 eine Verringerung 40 der uber die Gausssche Konstante definierten AE Eine Abnahme der Gravitationskonstanten G um etwa 2 10 10 Prozent pro Jahr konnte den Effekt erklaren jedoch kann nach neueren Messungen eine eventuelle Veranderlichkeit von G nicht grosser als etwa 0 06 10 10 Prozent pro Jahr sein 31 Bislang lasst sich nicht ausschliessen dass es sich lediglich um systematische Fehler in den Beobachtungen handelt 37 38 39 Bei der Berechnung der Planetenbahnen oder der Signalausbreitung unberucksichtigt gebliebene Effekte werden fur weniger wahrscheinlich gehalten 37 Erklarungsversuche im Rahmen exotischerer Gravitationstheorien wie zum Beispiel der Stringtheorie werden derzeit als hoch spekulativ angesehen 41 Literatur BearbeitenE Myles Standish The Astronomical Unit now Proceedings IAU Colloquium No 196 2004 S 163 179 online PDF 1 5 MB Einzelnachweise Bearbeiten Das Internationale Einheitensystem SI Deutsche Ubersetzung der BIPM Broschure Le Systeme international d unites The International System of Units 8e edition 2006 In PTB Mitteilungen Band 117 Nr 2 2007 Online PDF 1 4 MB In der EU Richtlinie 80 181 EWG wird sie nicht erwahnt ebenso wenig im Bundesgesetz uber das Messwesen der Schweiz The International System of Units supplement 2014 In bipm org 2014 S 13 PDF 628 kB a b c d IAU Resolutions B1 B2 B3 and B4 Adopted at the General Assembly 2012 Resolution B2 PDF 122 kB a b The astronomical unit gets fixed In nature com a b IAU Numerical Standards for Fundamental Astronomy IAU 2009 System of Astronomical Constants Memento vom 9 Mai 2011 imInternet Archive Abgerufen am 8 Januar 2019 a b N Capitaine B Guinot S A Klioner Proposal for the Re definition of the Astronomical Unit of Length Through a Fixed Relation to the SI Metre In N Capitaine Hrsg Proceedings of the Journees 2010 Systemes de Reference Spatio Temporels Observatoire de Paris 2011 ISBN 978 2 901057 67 3 S 20 23 PDF 233 kB E V Pitjeva N P Pitjev Estimations of changes of the Sun s mass and the gravitation constant from the modern observations of planets and spacecraft In Solar System Research 2011 arxiv 1108 0246 G M G M 5 0 4 1 10 14 p r o J a h r 3 s displaystyle textstyle frac dot GM odot GM odot 5 0 pm 4 1 cdot 10 14 mathrm pro Jahr 3 sigma nbsp A Schodlbauer Geodatische Astronomie Walter de Gruyter Berlin 2000 ISBN 3 11 015148 0 S 76 C F Gauss Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientium Perthes Hamburg 1809 S 14 Digitalisat A Schodlbauer Geodatische Astronomie Walter de Gruyter Berlin 2000 ISBN 3 11 015148 0 S 113 IAU Resolutions of the XVIth General Assembly Grenoble France 1976 PDF 1 1 MB The astronomical unit of length is that length A for which the Gaussian gravitational constant k takes the value 0 017 202 098 95 when the units of measurement are the astronomical units of length mass and time A Schodlbauer Geodatische Astronomie Walter de Gruyter Berlin 2000 ISBN 3 11 015148 0 S 111 P K Seidelmann Hrsg Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac In University Science Books Mill Valley 1992 ISBN 0 935702 68 7 S 722 T he radius of a circular orbit in which a body of negligible mass and free of 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G H Pettengill H W Briscoe J V Evans E Gehrel G M Hyde L G Kraft R Price W B Smith A Radar Investigation of Venus In Astronomical Journal Bd 67 1962 S 181 190 bibcode 1962AJ 67 181P D O Muhleman D B Holdridge N Block The Astronomical Unit Determined by Radar Reflections from Venus In Astronomical Journal Bd 67 1962 S 191 203 bibcode 1962AJ 67 191M T Lederle The IAU 1976 system of astronomical constants In Mitteilungen der Astronomischen Gesellschaft Nr 48 1980 S 59 65 bibcode 1980MitAG 48 59L X X Newhall E M Standish J G Williams DE 102 a numerically integrated ephemeris of the Moon and planets spanning forty four centuries In Astronomy and Astrophysics 125 150 167 1983 bibcode 1983A amp A 125 150N AE S 160 Unsicherheit S 150 S 162 E M Standish The observational basis for JPL s DE 200 the planetary ephemerides of the Astronomical Almanac In Astronomy and Astrophysics 233 252 271 1990 bibcode 1990A amp A 233 252S P K Seidelmann Hrsg Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac In University Science Books Mill Valley 1992 ISBN 0 935702 68 7 S 302 G A Krasinsky u a The Motion of Major Planets from Observations 1769 1988 and Some Astronomical Constants In Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 55 1 23 1993 bibcode 1993CeMDA 55 1K JPL Interoffice Memorandum IOM 312 F 98 048 August 26 1998 online PDF 928 kB Unsicherheit nach Astronomical Almanac 2006 S K6 E V Pitjeva Progress in the determination of some astronomical constants from radiometric observations of planets and spacecraft In Astronomy and Astrophysics 371 760 765 2001 online PDF 108 kB JPL Interoffice Memorandum IOM 312 N 03 009 April 24 2003 online PDF 6 7 MB a b E V Pitjeva Precise determination of the motion of planets and some astronomical constants from modern observations In Proceedings IAU Colloquium No 196 2004 S 230 241 online PDF 190 kB JPL Interoffice Memorandum IOM 343R 06 002 April 21 2006 online PDF 1 0 MB a b E V Pitjeva E M Standish Proposals for the masses of the three largest asteroids the Moon Earth mass ratio and the Astronomical Unit In Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy Band 103 Heft 4 April 2009 S 365 372 doi 10 1007 s10569 009 9203 8 D D McCarthy G Petit Hrsg IERS Conventions 2003 Verlag des Bundesamtes fur Kartographie und Geodasie Frankfurt M 2004 online The Astronomical Almanac for the Year 2006 United States Government Printing Office Washington 2004 ISBN 0 11 887333 4 S K6 B Luzum u a The IAU 2009 system of astronomical constants the report of the IAU working group on numerical standards for Fundamental Astronomy In Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy Bd 110 Heft 4 August 2011 S 293 304 doi 10 1007 s10569 011 9352 4 a b c d e G A Krasinsky V A Brumberg Secular Increase of Astronomical Unit from Analysis of the Major Planet Motions and its Interpretation In Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 90 267 288 2004 doi 10 1007 s10569 004 0633 z a b E M Standish The Astronomical Unit now In D W Kurtz Hrsg Transits of Venus New Views of the Solar System and Galaxy In Proceedings IAU Colloquium No 196 2004 163 179 online PDF 1 5 MB a b E V Pitjeva N P Pitjev Estimations of changes of the Sun s mass and the gravitation constant from the modern observations of planets and spacecraft In Solar System Research 2011 arxiv 1108 0246 a u 1 2 3 2 m J h d t 3 s displaystyle textstyle dot au 1 2 pm 3 2 mathrm m Jhdt 3 sigma nbsp U Bastian Das siderische Jahr und die Astronomische Einheit In Sterne und Weltraum 6 2007 S 9 O Preuss H Dittus C Lammerzahl Uberraschungen vor der Haustur Ist die Physik innerhalb des Sonnensystems wirklich verstanden Sterne und Weltraum 4 2007 27 34 SI EinheitenSI Basiseinheiten Sekunde Meter Kilogramm Ampere Kelvin Mol CandelaAbgeleitete SI Einheitenmit besonderem Namen Radiant Steradiant Hertz Newton Pascal Joule Watt Coulomb Volt Farad Ohm Siemens Weber Tesla Henry Grad Celsius Lumen Lux Becquerel Gray Sievert KatalZum Gebrauch mit dem SIzugelassene Einheiten Minute Stunde Tag Astronomische Einheit Winkelgrad Winkelminute Winkelsekunde Hektar Liter Tonne Atomare Masseneinheit Elektronenvolt Neper Bel Dezibel Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Astronomische Einheit amp oldid 236963235