太阳是整个太阳系的中心，太阳系的所有组成部分——行星，小行星，彗星等——都在不同的距离围绕着太阳旋转。水星，是离太阳最近的行星，它在椭圆轨道上距离太阳仅仅2.9千万英里（4.7千万千米），而太阳系的“冰壳”奥尔特云里面的物质，被认为距离太阳9.3万亿英里（15万亿千米）。

（奥尔特云被认为距离太阳9.3万亿英里（15万亿千米）。 图片来自：百度百科）

地球绕太阳旋转的轨道比奥尔特云近了10万倍，平均9295.5807万英里（14.957987亿千米）。这个距离被用作了天文学单位（AU），用来测量太阳系中的距离。

例如，根据NASA报道，木星，距离太阳5.2AU，海王星，距离太阳30.07AU，距离太阳系最近的一颗恒星比邻星，大约为268.770AU。然而，在测量更远的距离时，天文学家们都用光年为单位，即光在真空中行经地球年一年的距离，一光年等于6.3239万AU。因此，比邻星远在4.25光年外。

（太阳系 图片来自：豆瓣网）

椭圆轨道

AU是地球到太阳的平均距离。地球每365.25天——一年就会绕太阳旋转一周。然而，地球的旋转轨道并不是一个完美的圆；它的形状更像是一个椭圆。在公转的这一年中，地球有时离太阳近，有时又很远。地球最接近太阳的点叫近日点，通常发生在一月初，距离约为9.1千万英里（1.46亿千米），略低于一个天文单位。地球离太阳最远的点叫远日点。通常发生在七月初，距离约为9.45千万英里（1.52亿千米），略大于一个天文单位。

（地球公转轨道 图片来自：环球网）

距离测算

历史上第一个测量到太阳的距离的人是大约公元前250年的希腊天文学家Aristarchus（阿里斯塔克）。他利用月相测量月亮到太阳的距离。在半月期间，三个天体应该形成一个直角。通过测量月球和太阳之间的夹角，他判断出地日距离是地月距离的19倍，因此太阳有月球的19倍大。事实上，太阳的直径比月球大400倍左右。

（阿里斯塔克的日心说 图片来自：百度）

康奈尔大学的天文网站写道：阿里斯塔克的测量有可能是偏离真实值的，因为，首先，要确定太阳和月球的中心是很困难的。其次，要知道月球处于半圆状态的准确时间也同样困难。

尽管结果不准确，但阿里斯塔克提供一个初步的有关于三个天体大小和距离的简单理解，这也让他能够得出地球围绕太阳运动的结论。大约比Nicolaus Copernicus（尼古拉·哥白尼）提出的日心说太阳模型早了1700年。

在1653年，天文学家Christiaan Huygens（克里斯蒂安·惠更斯。译者加：卡西尼号土星探测器的子探测器惠更斯号即以其名字命名）计算了地球与太阳的距离。他在金星-地球-太阳构成的三角形区域内，用金星的相找到了角度。举个例子，当金星被太阳照亮一半的时候，从地球上观测到三个天体会形成一个直角。通过猜测金星的大小，惠更斯能够确定金星到地球的距离，并且知道这个距离，加上三角形所形成的角度，还能够测量出到太阳的距离。然而，因为惠更斯的方法有一部分是猜想的结果，而且没有完全的科学依据，他通常不会收到赞扬。

在1672年，Giovanni Cassini（乔凡尼·卡西尼。译者加：土星探测器卡西尼号即以他名字命名）用视差，角度不符值，去找到火星的距离，同时测量出了到太阳的距离。他派了一个同事Jean Richer（让·里歇尔）去法属圭亚那，自己留在巴黎。他们测量了火星相对于背景恒星的位置，并用已知的巴黎和法属圭亚那之间的距离来进行三角测量。一旦他们测出了到火星的距离，他们便能够计算出到太阳的距离。因为他的方法更有科学依据，他收获了更多的赞扬。

（两位巨人 左：惠更斯 右：卡西尼 图片来自：维基百科）

巴黎大学的天文学家Nicole Capitaine（尼可·卡皮特）告诉天文网：“用天文单位来测量距离使天文学家们克服了用某些物理单位测量的困难。这样的一个实践在很多年内都是很有用的，因为天文学家们并不能在太阳系中，像测量角度那样精确地测量出距离。”

新的方程式

随着航天器和雷达的出现，更多更精确的直接测量太阳和地球的距离的方法也随之出现。AU（Astronomical Unit 天文单位）的定义是无限小质量的粒子以平均每天0.01720209895弧度（即高斯常数）围绕太阳的不受干扰的牛顿圆形轨道的半径。

除了给天文学的专家们造成不必要的麻烦外，这个定义实际上并不符合广义相对论。按照旧的定义，AU的值随着观测者在太阳系中的位置而改变。如果一个观测者在木星上用旧的定义来测量地球与太阳的距离，其测量值与在地球上测量的值有大约1000米（3280英尺）的偏差。

此外，高斯常数取决于太阳的质量，因为太阳在它向外辐射能量的时候质量也在同时减少，AU的值也随之减少。

2012年的8月国际天文联合会（IAU）投票将AU值改为简单的旧的值，也就是149597870700米（14.95978707亿千米）。这个值是基于光速的，与太阳的质量无关。一米被定义为光在真空中运动1/299792458秒的走过的路程。

德国德累斯顿工业大学的天文学家Sergei Klioner（谢尔盖·克莱洛）说：“新的定义比旧的要简单得多。”克莱洛和卡皮特都是国际天文联合会重新定义AU值的小组的成员。

作者:

FY: 洛冉

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