Astronomische Maßeinheiten

Astronomische Maßeinheiten ¹) 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.
¹) nicht zu verwechseln mit der Astronomischen Einheit, die eine dieser Maßeinheiten ist.

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 oft 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

Größe	Formelzeichen ^*	Wert in kg	Vergleichswerte	Quelle für Wert
Mondmasse	M_☾	7,3480·10²²
Erdmasse	M_♁	5,9736·10²⁴	≈ 81 M_☾
Jupitermasse	M_♃	1,8986·10²⁷	≈ 318 M_♁
Sonnenmasse	M_☉	1,9891·10³⁰	≈ 1.048 M_♃ ≈ 332.982 M_♁	^[1](IAU)

^* Für die Erklärung der Indizes siehe: Astronomisches Symbol

Längen

Größe	Formelzeichen	Wert in km	Vergleichswerte	Quelle für Wert
Mondradius	R_☾	1 738		^[2](NASA)
Erdradius	R_♁	6 378	≈ 3,67 R_☾	^[2](NASA)
Jupiterradius	R_♃	71 492	≈ 11,21 R_♁	^[3](NASA)
Sonnenradius	R_☉	695 000	≈ 9,72 R_♃ ≈ 104,26 R_♁	^[4](NASA)

Die folgenden astronomischen Maßeinheiten gehören auch nicht zum Internationalen Einheitensystem. In der Astronomie sind sie weitgehend unverzichtbar und werden daher auch verwendet. Das Lichtjahr wird von Astronomen im Fachgebrauch in der Regel nicht verwendet.

Größe	Formelzeichen	Wert in Metern	Vergleichswerte	Bezug	Quelle für Wert
Astronomische Einheit	AE (international: au)	149 597 870 700	≈ 499 Lichtsekunden ≈ 8,3 Lichtminuten ca. 390 mal mittlerer Abstand Erde-Mond	in etwa der mittlere Abstand Erde–Sonne^[1]	^[5]
Lichtjahr	Lj	9 460 730 472 580 800	≈ 63 240 AE ≈ 0,3066 pc ca. ¼ der Entfernung zum nächsten Stern (Proxima Centauri)	Strecke, die das Licht im Vakuum während eines Julianischen Jahres zurücklegt.^[1]
Parsec	pc	30 856 775 777 948 584	≈ 3,261 563 777 Lj	Aus einer Entfernung von 1 pc erscheint 1 AE unter einem Winkel von 1".	${\tfrac {1\,\mathrm {AE} }{\tan(1'')}}$

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 23m 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.

Größe	Formelzeichen	Wert in Watt	Vergleichswerte	Definition/Bezug	Quelle für Wert
Sonnenleuchtkraft	L_☉	3,86·10²⁶ W	fehlt noch	gesamte Energie, die pro Sekunde von der Sonne abgestrahlt wird Bezug ist die Solarkonstante S_J = 1,367 kW/m², der über alle Wellenlängen integrierte Strahlungsfluss der Sonne (Energie pro Zeit- und Flächeneinheit, Strahldichte), der am Ort der Erde gemessen wird

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:

Größe	Formelzeichen	Wert	Vergleichswerte
scheinbare Helligkeit des Sterns Wega im Sternbild Leier	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

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Astronomical Units (englisch) – Artikel bei der IAU
↑ ^2,0 ^2,1 NASA's Cosmicopia -- Ask Us -- Earth and Moon (englisch) – Daten u. a. vom Mond und der Erde
↑ Jet Propulsion Laboratory: Planets - Jupiter (englisch) – Daten von Jupiter beim NASA-JPL
↑ Jet Propulsion Laboratory: Sun (englisch) – Daten der Sonne beim NASA-JPL
↑ Geoff Brumfiel: The astronomical unit gets fixed. In: nature. 14. September 2012, abgerufen am 20. September 2012.

[IAU-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Astronomical Units (englisch) – Artikel bei der IAU

[NASA's_Cosmicopia-2] 2,0 ^2,1 NASA's Cosmicopia -- Ask Us -- Earth and Moon (englisch) – Daten u. a. vom Mond und der Erde

[3] Jet Propulsion Laboratory: Planets - Jupiter (englisch) – Daten von Jupiter beim NASA-JPL

[4] Jet Propulsion Laboratory: Sun (englisch) – Daten der Sonne beim NASA-JPL

[5] Geoff Brumfiel: The astronomical unit gets fixed. In: nature. 14. September 2012, abgerufen am 20. September 2012.

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