1. 개요
天文單位 / Astronomical unit천문단위(AU)는 태양과 지구 간의 평균 거리[1]로, 약 1억 5천만 km이다.[2] 차원은 [math(\sf L)]이다.
태양계 내의 천체 사이의 거리를 나타내는 단위로 쓰이며, 보통 astronomical unit의 약자인 AU로 표기한다. 한국어로 읽을 때도 대부분 그냥 AU[에이유]라고 읽는다.
AU라는 단위를 사용하는 이유는 km 단위로 표현하기에는 태양계가 너무 넓기 때문이다. [3]비슷한 이유로 사용하는 광년도 있지만, 이건 또 태양계 내부의 거리 단위로 쓰기엔 지나치게 크다.[4] 사족으로, 1AU만큼의 거리를 시속 100km로 질주하는 자동차로 쉬지않고 계속 달릴 때 걸리는 시간이 거의 해왕성의 공전주기(약 165년)와 맞먹는다.
2. 활용
주로 태양계 및 항성계 내의 천체 간 거리를 나타내는 데 쓰인다. 태양에서 지구까지의 거리를 1 AU로 표시하고 나머지 행성들 역시 거리를 AU단위로 사용한다. 다만, 태양계 천체 중에서 달까지의 거리는 너무 가까워서 AU 말고 그냥 km 단위로 쓰는 경우가 많다. 참고로 지구에서 달까지의 거리를 AU로 나타내면 0.0026 AU, 명왕성 궤도의 장반경이 대략 39.26 AU. 태양계가 아닌 다른 항성계에도 적용하는 경우는 태양질량을 단위로 놓고 역학적인 계산을 할 경우 태양계와 비교하기 편해서 그렇다.3. 기타
149,597,870.7 km라는 엄청난 수치를 자랑하지만 천문학이 다루는 공간의 크기 자체가 비교도 안 될 정도로 크기 때문에 천문학적인 관점에서는 비교적 작은 단위이다. 1 광년은 대략 9조 5천억 km. 태양계에서 제일 가까운 별 프록시마까지의 거리만 해도 4광년이 넘는데,[5] 이를 AU로 나타내면 250000 AU가 넘는다. 따라서 항성계 범위를 넘어서면 km를 행성 간 거리에서 안 쓰는 것과 마찬가지로 AU라는 단위 역시 거의 쓰지 않는다.1광초, 즉 빛이 1초 동안 진행하는 거리가 약 30만 km이므로, 1 AU는 약 500광초 = 8.3광분이 된다. 반대로 1광시는 약 7.2 AU, 1광년은 약 6만 3천 AU가 된다. 1pc = 약 206265 AU인데 이는 1라디안을 초로 환산했을 때 나오는 값과 유사하다.[6] 두 단위 모두 지구의 궤도를 기준으로 만들어진 것이기 때문.
4. 예시
- 태양 0 AU
- 수성 0.39 AU
- 금성 0.72 AU
- 지구 1 AU
- 화성 1.52 AU
- 소행성대 2.06 ~ 3.27 AU
- 목성 5.2 AU
- 빛이 1시간동안 이동한 거리(Light-hour, 광시) 7.2 AU
- 토성 9.5 AU
- 천왕성 19.2 AU
- 해왕성 30.1 AU
- 카이퍼 벨트 약 30 ~ 50 AU
- 보이저 2호 137.75 AU[A]
- 보이저 1호 164.87 AU[A][9]
- 광일(빛이 하루동안 이동하는 거리) 173.14 AU
- 제9행성 400 ~ 800 AU 추정
- 오르트 구름 2000 ~ 50000 AU[10][11]
- 빛이 1년동안 이동하는 거리(광년) 63239.73 AU
5. 기타 천체단위
중력상수의 변형인 가우스 중력상수(aussian gravitational constant,기호는 K)는 천체단위에서 태양질량(M⊙ 또는 M,s,),시간(태양일(Day),T),AU(태양-지구간 거리,L)을 단위로 갖는다. [12][13][math( K = 0.017 2020 9895 M^{-1} T^{-2}L^3 )]
6. 카시니 실험
조반니 도메니코 카시니(Giovanni Domenico Cassini)가 1672년 제안되고 실험한 현대에도 사용되는 과학적인 행성간 거리 측정방법으로 알려진 시위치 또는 줄여서 시차(parallax,視差)를 사용한 지구 화성간 거리를 측정한 실측사례이다.[가][나] 카시니-리처-피카드 실험(Cassini, Richer, and Picard Experiment)으로 알려진 카시니 실험(Cassini Experiment)은 태양과 지구의 거리를 1로 했을때 태양과 화성과의 거리가 1.5배임을 조사하였으며 지구와 화성간의 거리가 각도에서 9.5초(arcsec), 시위치 거리가 3.500km[math( \left( \dfrac{7,000km}{2} = 3,500\right) )]에서 [math( \dfrac{3,500km}{0.000046057} )]으로 평균 약75,992,296km라는 근사값을 실측한바있다. 이로써 지구와 화성간의 거리를 약75,992,296km로 했을때 이는 1.5배의 0.5에 해당하는 거리이므로 태양과 화성과의 거리 1.5는 227,976,891km이다. 따라서 1은 151,984,594km라는 태양과 지구의 거리의 근사값을 얻을수있다. [가][나] 현재 공식적인 태양과 지구의 거리인 천문단위 1AU는 149,597,870.7 km정도로 계산되고있다.[18]7. 같이 보기
[1] 지구는 완벽한 원 궤도가 아닌 타원 궤도를 돌고 있다.[2] 2012년 중국 베이징에서 개최한 국제천문연맹총회에서 149,597,870,700 m로 정의하였다.[3] 사실 1백만 미터인 Mm,10억 미터인 Gm,1조 미터인 Tm 등등을 사용할 수도 있긴 하다.예시로 지구와 태양 사이의 거리는 약 149 Gm이다.[4] 1AU=0.0000158125광년(1.58125 * 10-5)[5] 대략 40페타미터.[6] 소수점 다섯번째 자리까지 일치하고 그 뒤로는 차이가 나기 시작한다. 파섹 비례상수값 라디안 초 환산값[A] 2024년 10월 02일 기준. 실시간 위치[A] [9] 현재까지 인류가 쏘아올린 탐사선 중 가장 멀리 도달한 탐사선이다.[10] 통상적으로는 오르트 구름의 범위를 50000 AU까지로 보지만 일부 천문학자들 사이에서는 외부 경계를 10만AU 이상으로 보기도 한다.[11] 보이저 1호는 발사 300년 후인 약 2300년대경 오르트 구름에 도달할 것으로 예상된다.[12] (swinburne university of technology)Cosmos- Gravitational Constant https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/g/Gravitational+Constant[13] (IAU) RESOLUTION B1 - International Astronomical Union https://www.iau.org/static/resolutions/IAU2012_English.pdf[가] Observations astronomiques faites en divers endroits du royaume, pendant l'année 1672 (French) par monsieur Cassinihttps://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15109171.image[나] (The Geography of Mars Lab) Cassini, Richer, and Picard Experiment, 1672, Christine M. Rodrigue, Ph.D. Department of Geography ,California State University https://home.csulb.edu/~rodrigue/geog441541/labs/parallax.html[가] [나] [18] IAU RESOLUTION B2 태양과 지구와의 거리 149,597,870,700m ±3m https://www.iau.org/static/resolutions/IAU2012_English.pdf