Máy tính AU: Chuyển đổi Đơn vị Thiên văn sang km, dặm & năm ánh sáng

Đơn vị thiên văn là gì?

Đơn vị thiên văn (AU) là một đơn vị độ dài bằng 149.597.870,7 kilômét (92.955.807,3 dặm). Nó gần bằng khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trời. Các nhà thiên văn sử dụng đơn vị này để mô tả khoảng cách bên trong hệ Mặt Trời, nơi việc dùng kilômét và dặm tạo ra những con số quá lớn, khó đọc.

(https://www.iau.org/static/resolutions/IAU2012_English.pdf) đã ấn định giá trị này theo định nghĩa vào năm 2012. Trước đó, AU được tính từ khối lượng của Mặt Trời và cường độ lực hấp dẫn, vì vậy giá trị chính xác của nó có thể thay đổi đôi chút khi các phép đo được cải thiện. Việc ấn định giá trị đã loại bỏ sự không chắc chắn đó. Giá trị được định nghĩa này vẫn cực kỳ gần với khoảng cách trung bình thực tế từ Trái Đất đến Mặt Trời, khoảng cách này thay đổi đôi chút vì quỹ đạo của Trái Đất là một hình elip, không phải một đường tròn hoàn hảo.

Công thức của đơn vị thiên văn

Máy tính này chuyển đổi giữa đơn vị thiên văn và kilômét, dặm hoặc năm ánh sáng bằng các hằng số dưới đây.

Đổi AU sang kilômét

d(km) = d(AU) × 149.597.870,7

Đổi AU sang dặm

d(mi) = d(AU) × 92.955.807,3

Đổi AU sang năm ánh sáng

d(ly) = d(AU) × 0,000015812507409

Để chuyển đổi theo chiều ngược lại, hãy chia thay vì nhân. Ví dụ, để đổi khoảng cách tính bằng kilômét sang AU:

d(AU) = d(km) ÷ 149.597.870,7

Ví dụ minh họa

Sao Hỏa quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách trung bình khoảng 1,52 AU. Để tìm khoảng cách đó theo kilômét:

1,52 × 149.597.870,7 = 227.388.763 km (khoảng 141,3 triệu dặm)

Để kiểm tra kết quả, hãy chia ngược lại: 227.388.763 ÷ 149.597.870,7 = 1,52 AU.

Một ví dụ thứ hai: một tiểu hành tinh gần Trái Đất được báo cáo sẽ bay cách Trái Đất 7.500.000 km. Tính theo đơn vị thiên văn, khoảng cách đó là 7.500.000 ÷ 149.597.870,7 ≈ 0,05 AU, gần hơn khoảng cách nhỏ nhất của Sao Thủy đến Mặt Trời.

Khoảng cách của các hành tinh tính bằng AU

Các hành tinh đất đá nằm gần nhau quanh Mặt Trời, trong khi các hành tinh khí khổng lồ và băng khổng lồ cách xa nhau. Vành đai Kuiper, một vùng gồm các thiên thể băng giá nằm ngoài Sao Hải Vương, kéo dài đến khoảng 50 AU. Đám mây Oort, một lớp vỏ sao chổi ở xa được cho là bao quanh hệ Mặt Trời, có thể vươn tới 100.000 AU hoặc xa hơn. Ở quy mô lớn hơn, các nhà thiên văn chuyển sang dùng năm ánh sáng, vì một năm ánh sáng bằng khoảng 63.241 AU.

Voyager 1, được phóng vào năm 1977, là vật thể nhân tạo ở xa nhất. Nó rời nhật quyển và đi vào không gian liên sao vào năm 2012, khi cách Mặt Trời khoảng 121 AU. Tính đến năm 2026, nó đã đi xa khoảng 170 AU, tương đương khoảng 25,4 tỷ kilômét, và đang di chuyển ra ngoài với tốc độ gần 3,5 AU mỗi năm.

Đơn vị thiên văn lần đầu được đo như thế nào

Nhà thiên văn học Hy Lạp cổ đại Aristarchus thành Samos đã cố gắng đo khoảng cách đến Mặt Trời vào khoảng 270 TCN bằng cách so sánh các góc hướng đến Mặt Trăng khi Mặt Trăng ở đúng nửa pha. Phương pháp của ông dựa trên hình học đúng đắn, nhưng gần như không thể đo chính xác bằng mắt. Ông kết luận rằng Mặt Trời ở xa hơn Mặt Trăng khoảng hai mươi lần; trên thực tế, khoảng cách đó lớn hơn khoảng bốn trăm lần.

Vào đầu những năm 1600, các định luật về chuyển động hành tinh của Johannes Kepler đã cho thấy khoảng cách tương đối giữa các hành tinh; chẳng hạn, Sao Hỏa quay quanh Mặt Trời ở khoảng cách xa hơn Trái Đất khoảng 1,5 lần. Điều đó cung cấp cho các nhà thiên văn các tỷ lệ, nhưng chưa cho biết khoảng cách theo dặm hay kilômét.

Bước đột phá thực sự đầu tiên đến từ các lần Sao Kim đi qua trước Mặt Trời, khi Sao Kim đi trực tiếp giữa Trái Đất và Mặt Trời. Các nhà thiên văn đã đo thời điểm những lần đi qua này từ những địa điểm cách xa nhau trên Trái Đất vào 1761 và 1769, đồng thời cử các đoàn thám hiểm đến những nơi như Siberia và Tahiti. Những khác biệt nhỏ về thời điểm, do thị sai gây ra, cho phép họ tính khoảng cách Trái Đất–Mặt Trời với sai số chỉ vài phần trăm so với giá trị hiện đại.

Vào những năm 1960, thiên văn học radar đã cải thiện đáng kể phép đo. Các nhà khoa học phát sóng vô tuyến về phía Sao Kim và Sao Thủy rồi đo thời gian tiếng vọng, cho kết quả khoảng cách chính xác đến vài kilômét. Đến 2012, giá trị này đã được biết đủ chính xác để Liên đoàn Thiên văn Quốc tế chỉ cần định nghĩa nó là một hằng số cố định.

Các câu hỏi thường gặp

Đơn vị thiên văn được dùng để làm gì? Nó cung cấp một cách thuận tiện, dễ hình dung để mô tả khoảng cách bên trong hệ Mặt Trời. Nói rằng Sao Hải Vương quay quanh Mặt Trời ở khoảng 30 AU dễ hình dung hơn so với nói rằng nó quay quanh Mặt Trời ở khoảng 4,5 tỷ kilômét.

Một đơn vị thiên văn có bao nhiêu kilômét? Chính xác là 149.597.870,7 kilômét, hay khoảng 92.955.807 dặm, theo định nghĩa 2012 của Liên đoàn Thiên văn Quốc tế.

AU có liên quan thế nào với năm ánh sáng? Một năm ánh sáng bằng khoảng 63.241 AU. Ánh sáng mất khoảng 8 phút và 19 giây để đi qua một AU, nhưng mất trọn một năm để đi qua một năm ánh sáng; vì vậy năm ánh sáng được dùng cho khoảng cách giữa các ngôi sao.

Một AU có chính xác bằng khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời không? Không hoàn toàn. Quỹ đạo Trái Đất là một elip, nên khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời dao động từ khoảng 0,983 AU vào tháng Một đến khoảng 1,017 AU vào tháng Bảy. AU gần bằng giá trị trung bình của khoảng dao động đó, nhưng hiện nay được định nghĩa là một số cố định thay vì được đo trực tiếp.

Ai là người đầu tiên đo chính xác đơn vị thiên văn? Các ước tính ban đầu từ những lần Sao Kim đi qua trước Mặt Trời vào thế kỷ thứ 18 đạt độ chính xác trong phạm vi vài phần trăm so với giá trị ngày nay. Các phép đo bằng radar vào những năm 1960 giúp kết quả chính xác hơn nhiều, và Liên đoàn Thiên văn Quốc tế đã cố định giá trị chính xác của nó vào 2012.

Máy tính có hoạt động theo cả hai chiều không? Có. Nhập một giá trị theo AU để xem giá trị đó theo kilômét, dặm hoặc năm ánh sáng, hoặc nhập một giá trị theo một trong các đơn vị đó để xem giá trị tương đương theo AU.