Измерение расстояния

Под измерения расстояния , измерение расстояния или измерение длины относится к измерению от расстояния между двумя точками в пространстве путем прямого или косвенного сравнения с единицей длины , такие как метр . Оптические дальномеры еще называют телеметрами .

Диапазон возможных длин начинается с так называемой планковской длины около ^10-35 метров. Это наименьшая длина, на которую можно разделить комнату. Физически релевантный диапазон начинается с ^10-18 метров, что составляет размер элементарных частиц , и простирается до 10 ²⁶ метров. Он охватывает 44 десятичных порядка величины - от атомной физики до биологии и технологий до самых далеких галактик . Это означает, что для измерения расстояний необходимо очень много различных методов.

Если вы комбинируете измерение расстояния и направления , положение точек может быть определено в плоской или пространственной системе координат - см. Геометрия , Геодезия , Позиционирование , Навигация и Астрометрия .

Следующая диаграмма дает обзор единицы навесного оборудования для измерения длины и расстояния, содержит примеры для диапазонов размеров и присваивает соответствующие принципы измерения.

Принципы измерения

Измерение расстояний в армии (1903 г.)

Прямое измерение

Самая прямая форма измерения расстояния - это так называемое прямое измерение . Это означает прямое сравнение расстояния, которое необходимо определить с помощью критерия. Этот тип измерения возможен только в ограниченном диапазоне длин, так как шкалы для сравнения не могут быть изготовлены любого размера. Самые маленькие чешуйки изготавливаются литографическими методами и имеют размер всего несколько микрометров. Их можно использовать как обычную измерительную ленту под микроскопом или считывать автоматически с помощью оптических устройств (см. Стеклянную линейку ). Самые длинные линейки изготавливаются из гибкой стальной полосы длиной более 100 метров.

Все эти стандарты уменьшены до нормальной длины (ранее исходный метр , сегодня определение счетчика с использованием времени прохождения света). Этот процесс известен как калибровка . Определение метра обеспечивает всемирную сопоставимость измерений длины.

С вычислительной точки зрения прямое измерение расстояния следует рассматривать как наклонный участок, который для преобразования его в горизонтальный участок требует измерения его наклона или угла возвышения .

Некоторые методы прямого измерения расстояния перечислены и кратко описаны ниже.

Интерферометрия

Интерферометрии с когерентными волнами являются очень точной для измерения изменений длины. Точность существенно зависит от используемой длины волны. На практике используются свет и радиоволны. Для измерения расстояний с помощью интерферометра , среди прочего, используются метод фазового сдвига , интерферометрия белого света или коноскопическая голография . Интерферометрия - это метод прямого измерения, поскольку определяемое расстояние сравнивается с длиной волны используемого света. Длина волны привязана к международной системе единиц .

Измерение конфокального расстояния

Конфокальной технология используется в различных технических вариантах для определения очень малых расстояний в нанометра до миллиметра диапазона. Он основан на эффекте дискриминации по глубине: конфокальный датчик выдает сигнал, который тем больше, чем ближе объект измерения к фокальной плоскости оптики. Конфокальный метод - это прямое измерение, поскольку он смещает объект или оптику на длину измерения и сравнивает смещение с эталонной шкалой.

Косвенное измерение

Во многих случаях прямое измерение невозможно. Даже при определении расстояния между двумя островами от материка это не удается, потому что две точки недоступны одновременно. Косвенные методы более универсальны и обычно более удобны в использовании .

Общим для всех косвенных методов является то, что они измеряют не само расстояние, а переменную, которая от него зависит - например, измерение времени пролета сигнала или эха (лазер, радар ), направление пеленга или яркость. из звезды . Все изменения расстояния также измеряются косвенно , например, с помощью эффекта Доплера . Косвенные измерения должны быть откалиброваны путем сравнения их с известными стандартами, чтобы их можно было сравнить с другими измерениями.

Годометрия

Измерительное колесо

Hodometrie , часто после английского как одометрии называют, является очень простым и старым методом измерения косвенного смещения, которое может быть ограниченно также может быть использован для измерения расстояния. Подсчитываются обороты колеса с известной окружностью, которое катится на измерительном участке . Количество оборотов, умноженное на длину окружности, дает измеренное расстояние. В повседневной жизни этот метод используется, например, для измерения пробега в автомобилях или измерения колес при геодезии.
( См. Также: Курвиметр , устройство для измерения извилистых участков дороги на картах)

Инерциальная навигация

Инерционная навигация основана на том факте, что неоднородное движение всегда связано с ускорением движущегося объекта. Если вы интегрируете все ускорения, которые испытывал объект, в зависимости от направления с течением времени, вы можете использовать простую формулу: скорость равна ускорению, умноженному на время, а расстояние равно скорости, умноженной на время, для расчета пройденного расстояния ( двукратное численное интегрирование). Этот метод используется в транспортных средствах и самолетах всех типов для измерения расстояния независимо от окружающей среды. Однако со временем ошибки измерения также накапливаются, поэтому положение необходимо регулярно сравнивать с информацией из другого источника.

Триангуляция

Принцип триангуляции

Триангуляция уже использовалась для землеустройства в древние времена и используется до сих пор, за исключением технических новшеств. Сам процесс измерения использует прямые или косвенные измерения угла к точке измерения, если длина измерительной базы известна. Расстояние до основания можно рассчитать, исходя из пространственного положения двух углов.

При тройном изгибе или триангуляции вы стремитесь к желаемой точке измерения как минимум из двух разных мест с известным расстоянием, используя теодолит или другой транспортир. Точка объекта Р и две позиции (1 и 2) образуют треугольник, длина основания и базового угла , и , как известно. С его помощью можно вычислить все остальные величины в треугольнике. Базовая длина - это мера триангуляции. Три угла треугольника дают методу название «Триангуляция». ${\ displaystyle b}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ beta}$

${\ displaystyle {\ tfrac {b} {\ sin (180 ^ {\ circ} - \ alpha - \ beta)}} = {\ tfrac {\ overline {BP}} {\ sin \ alpha}} = {\ tfrac {\ overline {AP}} {\ sin \ beta}}}$

Оптические дальномеры, работающие по этому принципу, - это дальномеры совпадений и пространственного изображения . В противоположность этой процедуре, конечные точки высокоточного эталонного маршрута, так называемый базовый штаб, также могут быть нацелены из одной точки. Таким образом, базовая планка образует базовую длину равнобедренного треугольника.

Были добавлены методы оптической метрологии, такие как проекция полос и фотограмметрия , которые открыли другие области применения.

Также датчики расстояния используют принцип триангуляции (см. Лазерную триангуляцию ).

Простой способ оценить расстояние без технических средств - это прыжок большого пальца . Это только предполагает, что вы знаете приблизительный размер целевого объекта.

Трилатерация

Трилатерации аналогичный процесс триангуляции, который также используется три размера треугольника к описанию которых, а именно сторон. Отсюда, в свою очередь, могут быть вычислены все другие величины, определяющие треугольник.

Сам процесс измерения использует прямые или косвенные (радиотехнические) измерения расстояния, с точки зрения технологии измерения в каждом случае как измерения времени прохождения (однозначно) или дополнительно реализуемые путем сравнения фаз (неоднозначно). Исходя из пространственного положения двух точек, их расстояние можно рассчитать на основе геометрических соотношений в треугольнике. Основная цель метода - определение пространственного положения точек измерения относительно друг друга на основе простых измерений расстояния быстро и с достаточной точностью.

Для определения положения неизвестной точки в трехмерном пространстве требуются четыре известные точки, достаточно трех известных точек на поверхности и двух известных точек на траектории . Если есть возможность выбирать между несколькими математически правильными решениями на основе ограничений, количество необходимых известных точек может быть уменьшено на количество используемых ограничений.

Трилатерация является основой измерения расстояний , например, в спутниковых навигационных системах или в глобальных навигационных спутниковых системах . В смысле классической геодезии , трилатерации это не самостоятельный метод измерения, но в спутниковой геодезии (см также спутниковые лазерную локацию и Секор ).

Измерение времени выполнения

Принцип измерения времени прохождения

Время прохождения измерение основано на том факте , что электромагнитные и акустические волны распространяются с конечной скоростью, известной. Если вы отправляете сигнал на объект, который нужно измерить, от которого он отражается, и измеряете время, необходимое для того, чтобы добраться туда и обратно, вы можете определить расстояние до объекта по времени прохождения и скорости распространения сигнала, т.е. в групповой скорости волны для расчета: ${\ displaystyle \ Delta t}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle r}$

${\ Displaystyle г = {\ гидроразрыва {c \ cdot \ Delta t} {2}}}$

На измерения влияет окружающая среда. При проникновении в среду скорость света уменьшается по сравнению со скоростью света в вакууме. Если свойства материала зависят от температуры или являются анизотропными тензорами, измерения времени прохождения нарушаются из-за изменений параметров или ориентации. Например, скорость звука сильно зависит от температуры, электромагнитные волны отклоняются электропроводящими слоями атмосферы .

Определить маршрут особенно проблематично: только прямые маршруты обеспечивают прямое расстояние. Все обходы через вторичные отражатели приводят к увеличению времени прохождения и, следовательно, к неверным данным измерений.

Примеры:

• Летучие мыши и ультразвуковые датчики расстояния и измерительные устройства используют ультразвуковые сигналы для определения расстояния до препятствий и добычи.
• Эхолот и сонар использование звуковых сигналы в воде для измерения глубины под судами, для измерения расстояния под водой ( подводные лодки ) и для определения местоположения школ рыбы.
• Радиолокационные системы используют электромагнитные волны в радиодиапазоне для измерения расстояний. Различают импульсные устройства для больших и непрерывных радиолокационных устройств на короткие расстояния. См., Например, Б. Оборудование для измерения расстояния , спутниковая навигация (например, GPS ), рефлектометрия во временной области
• Также для этого метода подходит свет , см. Спутниковое лазерное определение дальности , ЛИДАР , лазерная пушка , электрооптическое измерение расстояния .
• Аналогичный принцип используется в радионавигации (в частности, в навигации по гиперболам ), когда различия во времени прохождения между сигналами, передаваемыми согласованно по времени от разных фиксированных передатчиков к приемнику, положение которого необходимо определить, преобразуются в различия в расстоянии.

Измерение хроматически-конфокального расстояния

При измерении хроматического конфокального расстояния используется дисперсия белого, т. Е. Спектрально широкополосного света в оптической системе для определения расстояния между объектом измерения и датчиком. Для измерения используются разные фокусные расстояния для разных спектральных составляющих света датчика из-за дисперсии в фокусирующей линзе.

Емкостное измерение расстояния

Расстояние между двумя токопроводящими частями можно определить по емкости между ними . Для этого части необходимо изолировать друг от друга; Для измерения емкости их включают в электрический колебательный контур или кольцевой генератор , частота которого зависит от емкости. Они используются для управления положением фокуса на станках для лазерной резки , для управления положением в системах нанопозиционирования и для измерения силы .

параллакс

Для определения расстояний за пределами Солнечной системы используются различные методы параллакса . Слово «параллакс» здесь используется в смысле «расстояние». Различают следующее:

Тригонометрический параллакс

Формирование параллакса при вращении Земли вокруг Солнца

Тригонометрический параллакс - это изменение направления взгляда на объект по отношению к фону неба, которое вызвано ежегодным движением Земли вокруг Солнца. Тригонометрический параллакс основан на триангуляции, его базовая длина равна диаметру земной орбиты. Кроме того, говорят о суточном параллаксе , который вызван вращением Земли. Чем дальше объект, тем меньше параллакс. Расстояние можно рассчитать прямо по нему:

${\ Displaystyle г = 1 / \ пи}$

где расстояние r указано в парсеках (пк), а параллакс - в угловых секундах . ${\ displaystyle \ pi}$

Первое измерение параллакса звезды было выполнено в 1838 году Фридрихом Вильгельмом Бесселем для звезды 61 Лебедя . Он определил значение около 0,3 угловых секунд и, таким образом, расстояние около 3,3 пк. Проксима Центавра , ближайшая к Земле звезда, имеет параллакс 0,762 угловых секунд, что составляет расстояние около 1,31 пк. Обычно тригонометрический параллакс может быть определен на расстояниях порядка 100 пк. Однако с помощью современных методов параллаксы в несколько милли дуговых секунд уже были измерены. Между 1989 и 1993 годами спутник Hipparcos измерил около 100 000 звезд яркостью до 9 звезд и определил их параллаксы. Он достиг погрешности всего в 0,001 угловой секунды. Наименьший параллакс до сих пор (2005 г.) мог быть определен для пульсара PSR B1508 + 55 с помощью радиотелескопа: он составлял 0,415 миллисекунды (= 0,000415 угловой секунды) - это соответствует расстоянию около 2400 пк или около 7800 световых лет .

Спектроскопический параллакс

При спектроскопическом или фотометрическом параллаксе исследуется не направление света, как в случае с тригонометрическим параллаксом, а его качество. Помимо температуры звезды, интенсивность света, приходящего на Землю, естественно, также зависит от расстояния, что позволяет измерить расстояние. Конечно, яркость звезды, которую можно наблюдать напрямую, - это только так называемая видимая яркость  m . Очень яркая звезда, которая находится далеко, и очень близкая звезда, которая, однако, слабо светит, могут казаться земному наблюдателю одинаково яркими. Следовательно, необходимо определить абсолютную яркость M : она соответствует видимой яркости, которую имел бы объект, если бы он находился точно в 10  пк от Земли. Между кажущейся и абсолютной яркостью существует следующее соотношение:

${\ Displaystyle мМ = -5 + 5 \ cdot \ log r}$

где расстояние r должно быть указано в парсеках . Если абсолютная яркость объекта известна, расстояние можно рассчитать сразу по измеренной видимой яркости. Абсолютную яркость можно определить путем сравнения спектров . В качестве критерия используется спектр объекта с известным расстоянием - i. ЧАС. спектроскопический параллакс строится непосредственно на тригонометрическом параллаксе.

Динамический параллакс

Динамический параллакс используется для определения расстояния до визуальных двойных звезд . Для этого должна быть известна скорость пути , которую можно определить спектроскопически; Теперь расстояние можно рассчитать, исходя из видимого расстояния между двумя звездами и периода вращения звезд вокруг их центра масс . ${\ displaystyle v}$${\ displaystyle a}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle r}$

Красное смещение

Определение расстояния с помощью красного смещения света используется для очень далеких объектов, таких как галактики или квазары . Для этих расстояний нет альтернативных методов измерения. Для красного смещения необходимо идентифицировать известные спектральные линии в спектре галактики и измерить их точные длины волн. Расстояние можно рассчитать с помощью постоянной Хаббла по следующей формуле: ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle H_ {0}}$

${\ displaystyle r = {\ frac {z \ cdot c} {H_ {0}}}}$

где красное смещение и скорость света в вакууме. ${\ displaystyle z = {\ frac {\ lambda _ {\ text {замечено}} - \ lambda _ {0}} {\ lambda _ {0}}}}$${\ displaystyle c}$

Следует отметить, что значение постоянной Хаббла пока не может быть точно определено и ранее подвергалось сильным колебаниям. Последние измерения дают значения - в зависимости от метода измерения - от 68 до 74 . ${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {km}} {\ mathrm {s \ cdot Mpc}}}}$

Приложения

Для каждого диапазона расстояний требуется подходящее измерительное оборудование . Ниже приводится обзор различных приложений для измерения расстояний.

Измерение расстояния в повседневной жизни

Прототип международного измерителя , стандартные стержни из платино-иридиевого сплава. Это были стандарты длины ( оригинальные метры ) до 1960 года. ( NIST )

Прямое измерение - самый распространенный метод измерения расстояния в повседневной жизни. Измеряемое расстояние сравнивается с кратным эталоном длины. Обычно это делается не с копией оригинального счетчика, показанного справа , а с помощью недорогого и удобного складного линейки , рулетки или линейки . С помощью этих измерительных устройств можно определять даже большие расстояния, устанавливая стандарты несколько раз подряд. Это, конечно, также увеличивает погрешность измерения. Механические прецизионные измерительные инструменты, такие как штангенциркуль или микрометрические винты , используются для очень маленьких повседневных длин от 0,1 до 200 миллиметров . В труднодоступных местах з. Б. Между деталями машины также могут использоваться деформируемые восковые полоски, так называемые пластификаторы .

Пройденное расстояние

Измерение пройденного расстояния обычно производится с помощью одометра , который определяет расстояние путем подсчета оборотов колеса. Такие одометры распространены в автомобилях и велосипедах . Процедура подразумевает неточности до нескольких процентов расстояния (например, изношенная автомобильная шина имеет немного меньший диаметр, чем новая); однако этого достаточно для простых расчетов навигации или расхода топлива. Так называемое роторное колесо обеспечивает более точные измерения . Для простых геодезических измерений практикуется годометрия с помощью измерительного колеса . Есть шагомеры для пеших прогулок .

В последнее время навигационные системы на основе GPS , которые могут измерять и записывать расстояния, распространились среди автомобилей, туристов и велосипедистов . Специальные системы также могут измерять и записывать профили высоты , которые могут быть интересны альпинистам, велосипедистам и горным велосипедистам. Повесьте планеры , пилоты планеров и парапланы также используют такие системы.

Обозначения на прямоугольном треугольнике

Чем круче пройденное расстояние, тем больше разница между фактическим маршрутом и маршрутом, указанным системой GPS (для последнего используется термин псевдодистанция ; немецкий синоним, вероятно, еще не установлен).

Вот числовой пример с теоремой Пифагора.

Если , и - длины сторон прямоугольного треугольника, где и - длины катета и длина гипотенузы, то применяется .${\ displaystyle a}$${\ displaystyle b}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle a}$${\ displaystyle b}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle a ^ {2} + b ^ {2} = c ^ {2}}$

Расстояние b составляет 4 единицы длины, расстояние a равно 3 LE. Тогда длина c составляет 5 LE. Маршрут c - крутой перевал. Навигационная система утверждает, что участник дорожного движения покрыл только 4 LE: карта, используемая им для вычислительных целей, плоская; то есть игнорируются покрываемые перепады высот и, следовательно, результирующее удлинение пути (в числовом примере: 5 LE вместо 4 LE).

фотография

Leica I - 35-мм камера (1927 г.) с дальномером, вставленным в башмак для принадлежностей

В фотографии необходимо отрегулировать используемый объектив на правильное расстояние до объекта. Существует несколько подходов к технической реализации этой проблемы. Оптические дальномеры часто используются для определения расстояния записи. Многие из них встроены непосредственно в видоискатель или отражаются на изображении в видоискателе.

Расстояния полета

Радиолокационная система

С помощью РЛС можно завивать расстояния от нескольких сантиметров до нескольких миллионов километров, поэтому их часто используют в авиации. Антенна посылает короткие импульсы с частотой в несколько гигагерц (10 ⁹  Гц ) и измеряет время, пока не будет принят сигнал, отраженный от цели. Помимо расстояния, также можно измерить скорость и направление объекта.

Вместо радиоволн также используются различные типы оптического измерения расстояний . Есть лампы-вспышки , используются лазеры и светодиоды . Примерами являются измерение высоты облаков с помощью отраженных сигналов молнии от фонарика, лазерного пистолета, а также LIDAR и лазерная триангуляция , которая также работает со светодиодами, если требования невысоки.

Под водой и в земле

Расстояния под водой обычно определяются с помощью звуковых волн , например, с помощью сонара или эхолота . Для сейсмографических исследований в недрах земли используются, в частности. Сжатый воздух генерирует импульсные источники звука или заряды взрывчатого вещества и определяет время работы нескольких микрофонов.

Атомы и элементарные частицы

Атомы и элементарные частицы заполняют пространство ниже нанометра (10 ^-9  метров). В физики определяют размер атомов и элементарных частиц с помощью экспериментов по рассеянию или сложных инструментов , таких как атомно - силовых микроскопов . Однако если речь идет о небольших изменениях длины, даже при очень больших опорных расстояниях , методы интерферометрии могут быть усовершенствованы в той же степени, что и в эксперименте GEO600 , с погрешностью всего 6 · 10 ⁻¹⁹ метров для эталонное расстояние 600 метров - один из самых точных измерительных приборов в мире.

Микро- и нанометровый диапазон

Видимый мир ограничен по длине волны от света . Вещи, размер которых меньше половины длины световой волны около 0,5  микрометра, больше нельзя наблюдать напрямую. Однако до этого предела прямые измерения все же можно проводить очень хорошо. Для этого используются измерительные микроскопы для вертикальных измерений или измерительные окуляры для боковых измерений, а также микроскопические шкалы , так называемые объектные микрометры , которые напрямую сравниваются с размером объекта.

Измерение оптического расстояния предлагает много различных методов , которые являются непрактичными в области одного микрона и даже значительно меньше. Метод фазового сдвига позволяет измерять расстояние до одной сотой длины волны света и используется в интерферометрах или интерферометрах белого света .

Землеустройство

Геодезическая триангуляция используется для расстояний в несколько километров, что должно быть определено в национальной съемке . Здесь точность измерения угла и длина шкалы сравнения определяют достижимую точность измерения. Относительная точность триангуляционной сетки может составлять одну миллионную (0,000 001) измеренной длины. Таким образом, обзор Германии , протяженностью около 1000 километров с севера на юг, будет иметь погрешность около одного метра. Однако необходимо также учитывать погрешность шкалы, вносимую эталонной шкалой. 0

Триангуляционные датчики расстояния работают по принципу лазерной триангуляции , часто в качестве источника луча используется светодиод, если требования невысоки .

Солнечная система

Для очень больших расстояний, которые простираются за пределы Земли, астрономия разработала большое количество методов измерения, некоторые из которых предназначены для очень специальных приложений:

Удаление луны

Лазерный отражатель, который был размещен на Луне экипажем Аполлона-11 (НАСА).

2,7-метровый телескоп Харлана Дж. Смита обсерватории Макдональд (США) используется для измерения отражателей, размещенных на Луне, с помощью лазера. (Источник: Обсерватория Макдональда)

Луна имеет особое положение в измерении расстояния между небесными телами в Солнечной системе.

Большая полуось лунной орбиты с длиной около 384 000 км была известна примерно с 1900 г. , примерно в 1965 г. значение было исправлено до 384 400 км - также из-за более точных параметров Земли с помощью спутниковой геодезии . Долгосрочные изменения лунной орбиты теперь можно регистрировать с точностью до нескольких дециметров.

С момента первой высадки на Луну в 1969 году стало возможным чрезвычайно точное определение расстояния. В то время экипаж Apollo 11 установил на поверхности Луны в Mare Tranquillitatis систему ретрорефлекторов , так называемую решетку ретрорефлекторов с лазерным дальномером Луны (см. Рисунок). Это дает возможность определять расстояние до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Для этого с поверхности Земли излучается лазерный луч (см. Рисунок), который направлен точно на отражатель на поверхности Луны. Благодаря своей конструкции лазерный луч точно отражается обратно в передатчик. Обычно только несколько фотонов , иногда даже один, возвращаются из излучаемого сигнала и могут быть обнаружены. Затем можно точно определить расстояние по времени, которое проходит между передачей и возвращением отраженного сигнала.

В дополнение к отражателю миссии Apollo 11, четыре других лазерных зеркала были позже установлены на поверхности Луны: два NASA во время миссии Apollo 14 (1971 г. к северу от кратера Fra Mauro ) и миссии Apollo 15 (1971 г. к востоку от Хэдли паз ). Кроме того, на каждом из двух советских лунных кораблей « Луноход» имелся лазерный отражатель; Но в отличие от Лунохода 2 , который был размещен в 1973 году во время беспилотной лунной миссии Луна 21 в лунном кратере Ле Монье , рефлектор Луноход 1 не мог использовать отражатель Луноход 1 в рамках беспилотной миссии Луны 17 в течение десятилетий после работы в Mare Imbrium в 1970/1971 были завершены. Лазерное эхо может быть получено больше. В марте 2010 года Луна-17 и Луноход-1 были наконец обнаружены на изображениях, сделанных Лунным разведывательным орбитальным аппаратом . Это также позволило рассчитать парковочное положение: 38,2473 ° с. 325,002 ° в. Д. Для Луны 17 и 38,32507 ° с. 324,9949 ° E для Лунохода 1. После пересчета положения стоянки рефлектор можно было использовать снова. 22 апреля 2010 г. лазерные измерения были успешно проведены обсерваторией Apache Point .

Измерения, которые проводятся более 35 лет, позволили не только чрезвычайно точно определить расстояние до Луны, но и получить знания во многих других областях. Так мог z. Например, можно определить, что Луна удаляется от Земли примерно на 3,8 см в год. Причина этого - приливное трение, которое уменьшает угловой момент Земли. Путем точного измерения расстояния можно очень точно рассчитать числовое значение гравитационной постоянной . С начала измерений полученные таким образом значения различаются всего в 10 ^{-10 раз} . Справедливость общей теории относительности также может быть подтверждена точными измерениями расстояний. В 2003 году была основана APOLLO (Операция по лазерной локации в обсерватории Apache Point) : с помощью 3,5-метрового телескопа обсерватории Apache Point в Нью-Мексико точность данных, собранных до сих пор, с 2006 года находится в миллиметровом диапазоне.

Радарные измерения

Для внутренних планет Меркурий , Венера и Марс , а также астероидов , астрономы могут использовать активное время полета измерений. При этом они полагаются на точные радиолокационные измерения расстояния. Однако это не работает с объектами, которые находятся дальше, поскольку время распространения сигнала слишком велико, а отраженная энергия слишком мала.

Млечный путь

Для расстояний, выходящих за пределы Солнечной системы, в первую очередь помогает метод, который также используется при топографической съемке : триангуляция , которая в астрономии называется тригонометрическим параллаксом . С его помощью можно определять расстояния до 10 ¹⁹ метров. Этого достаточно, чтобы измерить расстояние между соседними областями Млечного Пути .

Галактики и вселенная

Для расстояний более 1 зеттаметра (около 100 000 световых лет) от Млечного Пути астрономы используют фотометрический параллакс . Для калибровки этих процедур используются так называемые « стандартные свечи ». Это звезды с известной абсолютной яркостью , расстояние до которых можно определить путем измерения видимой яркости . Абсолютная яркость известна, например, по цефеидам , потому что они имеют так называемое отношение периода к светимости .

Расстояние до шаровых скоплений можно определить по их цвету и яркости, а также по диаграмме цвет-яркость .

Светимость далеких галактик можно оценить с помощью соотношения Талли-Фишера , с помощью которого светимость может быть получена из скорости вращения. Другие стандартные свечи - сверхновые .

Чтобы окончательно измерить протяженность Вселенной , определяется красное смещение галактик. Он  занимает площадь до 10 ²⁶ метров.

зыбь

1. ↑ «Приборы для косвенного или оптического измерения расстояния называются дальномерами, дальномерами или телеметрами». П. Веркмайстер: Топография: Руководство по топографической записи . 1-е издание. Springer, Берлин 1930, ISBN 978-3-642-47322-7 , стр. 11 ( ограниченный предварительный просмотр в Поиске книг Google). 
2. ↑ Дэйв Финли, Дэвид Агилар: Самый быстрый пульсар, выходящий из Галактики, Astronomers Discover , Национальная радиоастрономическая обсерватория, 2005 г. html
3. ↑ Карл Штумпф , Х.-Х. Фогт: Астрономия лексикона Фишера . Пересмотренное 8-е издание. Fischer Taschenbuch Verlag, Франкфурт-на-Майне, 1971.
4. ↑ Веб-сайт геодезической обсерватории Веттцелл в BKG : Laser Ranging
5. ↑ А.М. Абдрахимов, А.Т. Базилевский: Луноход-1: Положение первого советского вездехода. Лаборатория сравнительной планетологии, 17 марта 2010 года, доступ к 31 марта 2010 . 
6. ↑ Советский рефлектор десятилетней давности, замеченный на Луне ( воспоминание от 29 апреля 2010 г. в Интернет-архиве )
7. ↑ Российские классические автомобили «возрождают», ФАЗ .
8. ^ Физики UCSD находят давно утерянный советский отражатель на Луне , lunarscience.arc.nasa.gov, по состоянию на 29 апреля 2010 г.
9. ↑ Измерение расстояния до Луны , Вестник ФИАН, No. 72, август 1994 г. Он-лайн документ .
10. ↑ Домашняя страница обсерватории Апач-Пойнт .

литература

• Фриц Деумлих , Рудольф Штайгер: Приборостроение в измерительной технике. 9-е издание. Wichmann, Heidelberg 2001, ISBN 3-87907-305-8 .
• Вальтер Гроссманн: Приборы для измерения угла и расстояния. de Gruyter, Берлин / Нью-Йорк, 1983, ISBN 3-11-009601-3 .
• Карл Краус : Фотограмметрия . де Грюйтер, 2004, ISBN 3-11-017708-0 .
• Томас Луман: Фотограмметрия с близкого расстояния . Wichmann, Heidelberg 2003, ISBN 3-87907-398-8 .
• МакГлоун, Михаил, Бетел (ред.): Руководство по фотограмметрии. 5-е издание. ASPRS, 2004, ISBN 1-57083-071-1 .
• Рудольф Зигл : Геодезическая астрономия. Wichmann, Карлсруэ 1975, ISBN 3-87907-041-5 .
• Ханс Цетше: Электронное измерение расстояния. Конрад Виттвер, Штутгарт, 1979, ISBN 3-87919-127-1 .

веб ссылки

• Обзор методов измерения расстояний в астрономии