国际天文学联合会大会修订日地距离

你离太阳太远了。照片来源:自然

(记者赵露)没有高调的宣传，但是天文学家已经重新定义了太阳系中最重要的距离。天文单位(au)——从地球到太阳的距离——终于从一个模糊的估计变成了一个单一的数字。最近在中国北京举行的国际天文联合会会议上一致通过的新标准规定，太阳和地球之间的距离为149597870700米——是的，不多不少。

恐怕新修订的天文单位对居住在这个星球上的居民没有影响。地球仍然围绕着太阳转，秋天已经来到了北半球。然而，对于天文学家来说，这种变化意味着更精确的测量结果和更少的努力向他们的学生解释天文单位。

在天文学中，日地距离是最古老的数值。日本和地球之间距离的第一次精确测量发生在1672年，当时著名天文学家乔凡尼·卡西尼在法国的巴黎观测到了火星，而他的同事让·里奇在南美洲的法属圭亚那观测到了这颗红色的行星。考虑到两次观测之间的视差或角度差异，天文学家计算了从地球到火星的距离，最后利用这个结果得到了从地球到太阳的距离。他们的结果是1.4亿公里——与今天的数值相差不大。

直到20世纪下半叶，这种视差测量方法仍然是推断太阳系中任何距离的唯一可靠方法，因此天文单位总是表示为一个基本的常数组合，可以将角度测量转换成距离。近年来，天文单位被定义为:“在太阳引力的作用下，以每天0.01720209895弧度(所谓的高斯引力常数)的角速度沿着圆形轨道运动的测试粒子的轨道半径。”

德国数学家高斯的“粉丝”为这个定义欢呼——他的常数是整个事件的中心，但是这个天文单位给天文学家带来了麻烦。德国德累斯顿科技大学的天文学家谢尔盖·科利奥纳说，首先，旧的天文单位经常让天文学学生感到困惑。但更重要的是，旧的定义违背了爱因斯坦的广义相对论。

顾名思义，广义相对论的时空是相对的，完全取决于观察者的位置。然而，根据旧的定义，天文单位已经改变了这一切。克利纳指出，在地球和木星参考系之间，太阳和地球之间的距离改变了1000米或更多。这种变化不会影响航天器；他们将直接测量太阳和地球之间的距离，但是这给研究太阳系模型的行星科学家带来了巨大的痛苦。

与此同时，太阳本身也引发了另一个问题。高斯的引力常数基于太阳的质量，所以天文单位与太阳的质量有着千丝万缕的联系。然而，太阳的质量随着能量辐射而减少，这使得天文单位缓慢变化。

改进后的定义消除了旧天文单位中存在的所有问题。修正后的距离与太阳的质量无关，而米被定义为光在真空中传播1/299792458秒的距离。这是因为光速在所有参照系中都是恒定的，因此天文单位将不再随着观测者在太阳系中的位置而改变。

重新定义天文单位花了几十年的时间——当代天文学家用宇宙飞船、雷达和激光直接测量了这个距离。但是法国巴黎天文台的天文学家妮可·卡皮泰恩说:“他们中的一些人认为变化可能会带来某些风险。”一些人担心这种变化会破坏他们的计算机程序，而另一些人则对旧标准的背离感到悲哀。但是经过卡皮泰恩、科洛纳和其他天文学家多年的游说，修订后的天文单位终于被认可了。

卡皮泰尼和科洛纳说，最新的天文单位对他们的生活产生了积极的影响。游说是费时的，卡皮泰恩说:“我将有更多的时间致力于研究。”

克利纳说:“我很高兴不用再向我的学生解释什么是天文单位了。”新定义“现在让每个人都更容易理解”。

中国科学日报(2012-09-17 A2国际版)