Astronomische Maßeinheiten

Astronomische Maßeinheiten werden verwendet, um den spezifischen Bedürfnissen der Astronomie und ihren riesigen Dimensionen gerecht zu werden. Dabei geht es vor allem um Massen, Entfernungen und Strahlungsleistung sowie um spezielle Schreibweisen bei Zeitangaben.

Beschrieben werden im Folgenden auch einige typische astronomische Maßsysteme und deren Charakteristika.

Einführung

Im Vergleich zu den uns vertrauten (terrestrischen) Maßeinheiten sind die Größenordnungen in der Astronomie oftmals sprichwörtlich „astronomisch“, und die menschliche Anschauung droht zu versagen: So beträgt die Entfernung von unserer Sonne zum nächsten Stern (Proxima Centauri) rund 40 Billionen Kilometer; unsere Sonne wiegt zirka 1,9891·10³⁰ kg. Man kann diese Werte zwar mit anderen vergleichen, aber dabei droht jedes Gefühl für die Größenordnung verloren zu gehen.

Daher verwendet man in der Astronomie oft Verhältnisse zu vertrauten Größen, um eine einfachere Vergleichsmöglichkeit zu bekommen.

• Für Entfernungsangaben wird häufig das Lichtjahr (die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt) benutzt. In der Fachsprache bevorzugt man das Parsec, die Entfernung, aus der der Erdbahnradius eine Winkelsekunde weit erscheint.
• Die Masse von Sternen, Planeten oder sonstigen astronomischen Objekten wird oft in Vielfachen der Masse anderer Objekte angegeben, z. B. in Einheiten der Sonnen- oder der Erdmasse.
• Die Angabe eines Winkels in rotationsgebundenen Koordinatensystemen im Zeitmaß, die dem intuitiven Zugang zur Rotationsdauer entgegenkommen, so etwa dem Tag der Erde, also 24 Stunden statt 360 Grad, zum Beispiel Sternzeit ${\displaystyle \Theta }$ = 1^h 23^m 45^s.

Massen

Maßeinheit	Symbol  ^*	Wert in kg	Vergleichswerte	Quelle für Wert
Sonnenmasse	M☉	1,9891·10^30	≈ 1047,5655 M♃ ≈ 332 946,08 M♁	[1](IAU)
Jupitermasse	M♃	1,89881·10^27	≈ 317,8284 M♁
Erdmasse	M♁	5,9736·10^24	≈ 81 M☾
Mondmasse	M☾	7,3480·10^22

Hinweis: Das Produkt aus der Masse eines Himmelskörpers und Gravitationskonstante ist ca. fünf Dezimalstellen genauer bestimmbar als die Masse selbst. Daher ist auch das Verhältnis der Massen untereinander genauer bestimmbar als die Massen.

 

Für die Erklärung der Indizes siehe: Astronomisches Symbol

Längen

Maßeinheit	Symbol	Wert in km	Vergleichswerte	Quelle für Wert
Sonnenradius	R☉	6,957 · 10^5	≈ 10,3 R♃ ≈ 109 R♁	[2](Festlegungen der IAU)
Jupiterradius	R♃	Äquator: 71492 (Pole: 66854)[3]	≈ 11,21 R♁	[2]
Erdradius	R♁	Äquator: 6378,1 (Pole: 6356,8)	≈ 3,67 R☾	[2]
Mondradius	R☾	1738		[4](NASA)

Maßeinheit	Symbol	Wert in Metern	Vergleichswerte	Bezug	Quelle für Wert
Astronomische Einheit	AE (international: au)	149 597 870 700	≈ 499 Lichtsekunden ≈ 8,3 Lichtminuten ≈ 215 Sonnenradien ≈ 390 mal mittlerer Abstand Erde-Mond	in etwa der mittlere Abstand Erde–Sonne[1]	[5]
Lichtjahr	Lj (international: ly)	9,46·10^15	≈ 63241 AE ≈ 0,3066 pc	Strecke, die das Licht im Vakuum während eines Julianischen Jahres zurücklegt. Verwendung in der Fachliteratur unüblich.[1]
Parsec	pc	3,09·10^16	= 648000/π AE ≈ 206265 AE ≈ 3,26 Lj	Aus einer Entfernung von 1 pc erscheint 1 AE unter einem Winkel von ≈1".

Zeit

Nach einer astronomischen Konvention der IAU gibt man

• Zeitpunkte in der Form 1^h 23^m 45^s, moderner auch 01:23:45,
• Zeitdauern aber in der Form 1h 23 m 45s an.

Die Zeitangabe mit ′ und ″ ist nicht üblich, um eine Verwechslung mit Winkelminuten und Winkelsekunden zu vermeiden.

Zur Unterscheidung von Sonnenzeit (bürgerliche Zeit) und Sternzeit wird letztere oft mit einem hochgestellten Stern geschrieben, beispielsweise
1^h 30^m 00^s = 1^h* 30^m* 14,78^s*.

Leistung

Es gibt weiterhin die Konvention, bestimmte Leistungen dadurch zu veranschaulichen, dass man sie z. B. mit der Strahlungsleistung der Sonne, einer ganzen Galaxie oder gleich des gesamten Universums vergleicht.

Maßeinheit	Symbol	Wert in Watt	Vergleichswerte	Definition/Bezug	Quelle für Wert
Sonnenleuchtkraft	L☉	3,828·10^26 W		Leistung der von der Sonne emittierten gesamten elektromagnetischen Strahlung (Strahlungsfluss über alle Wellenlängen, ohne Neutrinos und Sonnenwind). Gemessen über die Solarkonstante SJ = 1,361 kW/m², der Strahldichte am Ort der Erde.	[2]

Helligkeit

Die scheinbare Helligkeit (Größenklasse oder magnitudo m) definiert sich allgemein

${\displaystyle m_{2}=m_{1}-2{,}5\cdot \lg \left({\frac {I_{2}}{I_{1}}}\right)}$

mit I_1,2 Strahlungsintensität (Energie pro Zeit und Fläche in Js⁻¹m⁻² = Wm⁻²). Das ist ein reines Vergleichsmaß, daher braucht man ein Maßnormal:

Maßeinheit	Symbol	Wert	Vergleichswerte
scheinbare Helligkeit des Sterns Wega	m0	0^m	Polarstern: 2,12^m Sirius: −1,6^m Vollmond: −12,5^m (Durchschnitt über pg/ag) Sonne: −26,87^m

Siehe auch

• Geschichte von Maßen und Gewichten

Einzelnachweise

1. Astronomical Units (englisch) – Artikel bei der IAU
2. Festlegung der IAU (englisch)
3. Laut IAU-Quelle sei im Zweifel der Äquatorradius gemeint, verwendet auch für nebenstehende Größenverhältnisse.
4. NASA's Cosmicopia -- Ask Us -- Earth and Moon (Memento vom 20. Juni 2009 im Internet Archive) (englisch) – Daten u. a. vom Mond und der Erde
5. Geoff Brumfiel: The astronomical unit gets fixed. In: nature. 14. September 2012, abgerufen am 20. September 2012.