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, eine Tatsache, die Laien manchmal irritiert, weil die Bezeichnung „Jahr“ auf eine Zeitdauer schließen lässt.
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 $\Theta$ = 1^h 23^m 45^s.

Massen

Maßeinheit	Symbol ^*	Wert in kg	Vergleichswerte	Quelle für Wert
Sonnenmasse	M_☉	1,9891·10³⁰	≈ 1047,5655 M_♃ ≈ 332 946,08 M_♁	[1](IAU)
Jupitermasse	M_♃	1,89881·10²⁷	≈ 317,8284 M_♁
Erdmasse	M_♁	5,9736·10²⁴	≈ 81 M_☾
Mondmasse	M_☾	7,3480·10²²

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 · 10⁵	≈ 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)	9,46·10¹⁵	≈ 63241 AE ≈ 0,3066 pc	Strecke, die das Licht im Vakuum während eines Julianischen Jahres zurücklegt. Verwendung in der Fachliteratur unüblich.[1]
Parsec	pc	3,09·10¹⁶	= 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_☉	3,828·10²⁶ W		Leistung der von der Sonne emittierten gesamten elektromagnetischen Strahlung (Strahlungsfluss über alle Wellenlängen, ohne Neutrinos und Sonnenwind). Gemessen über die Solarkonstante S_J = 1,361 kW/m², der Strahldichte am Ort der Erde.	[2]

Helligkeit

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

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

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

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[IAU-1] Astronomical Units (englisch) – Artikel bei der IAU

[iaudaten-2] Festlegung der IAU (englisch)

[3] Laut IAU-Quelle sei im Zweifel der Äquatorradius gemeint, verwendet auch für nebenstehende Größenverhältnisse.

[NASA's_Cosmicopia-4] NASA's Cosmicopia -- Ask Us -- Earth and Moon (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.