Wie ist eine Astronomische Einheit definiert?

Maike Pollmann
Erde und Sonne
© NASA
(Ausschnitt)
a) Mittlerer Abstand zwischen Erde und Sonne
b) Erdradius dividiert durch die Sonnenparallaxe
c) Radius des Ein-Jahr-Sonnenorbits eines fiktiven Teilchens
d) Große Halbachse der Erdumlaufbahn

Antwort:

Alle Antworten stimmen - zumindest ungefähr. Seit den 1970er Jahren definiert allerdings die Sonnenumlaufbahn eines fiktiven Teilchens die Astronomische Einheit.

Erklärung:

Die Astronomischen Einheit, kurz AE, war ursprünglich definiert als der mittlere Abstand des Erdmittelpunkts vom Zentrum der Sonne, was genau der großen Halbachse der Erdumlaufbahn entspricht. Denn unser Heimatplanet beschreibt keine Kreisbahn um die Sonne, sondern läuft auf einer Ellipse. Von dessen Mittelpunkt aus betrachtet, gibt es einen kürzesten und einen längsten Radius. Letzterer ist die große Halbachse.

Dieser Wert lässt sich auch über die mittlere Sonnenparallaxe – den Winkel, unter dem der Äquatorradius der Erde vom Mittelpunkt der Sonne aus betrachtet erscheinen würde – herleiten. Wird der Winkel auf Bogenmaß umgerechnet und der Erdradius durch ihn dividiert, kommt man nämlich ebenfalls auf den mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne.

Dank Radarbeobachtungen sind die Abstände im Sonnensystem heutzutage kilometergenau bekannt. Streng genommen hätten die Astronomen also ständig den Wert der Astronomischen Einheit an die neusten Messungen anpassen müssen. Um diesem für eine Maßeinheit doch eher lästige Unterfangen zu umgehen, hat die Internationale Astronomische Union (IAU) sich 1976 eine andere Definition einfallen lassen.

Und diese nutzt ein fiktives Teilchen mit vernachlässigbarer Masse, das in 2 π / k Tagen störungsfrei auf einer Kreisbahn um die Sonne läuft. Dabei ist k die Gaußsche Gravitationskonstante, die 1939 von der IAU als definierende Konstante festgelegt wurde. Damit ergibt sich etwa ein Jahr als Umlaufdauer und als Radius die Astronomische Einheit. Ihr heute gängiger Wert beträgt 149 597 870 691 Meter und basiert auf einer Messung aus dem Jahr 1998. Die mittlere Entfernung zwischen Sonne und Erde ist aktuellen Daten zufolge allerdings ein paar hundert Kilometer größer.

Einige Astronomen mäkeln aber auch über die neue Definition – denn in sie geht unter anderem auch die solare Masse ein. Und diese wird im Laufe der Zeit kleiner: Alles in allem verliert die Sonne Millionen von Tonnen pro Sekunde. Mit der jetzigen Definition würde die Astronomische Einheit, ausgedrückt in Metern, dadurch schrumpfen, während sich die Umlaufbahnen der Planeten allmählich ausdehnen. Tatsächlich ist der Masseverlust im Vergleich zum Gewicht der Sonne jedoch klein und führt pro Jahrhundert nur zu Änderungen im Dezimeterbereich.

Damit würde das Ignorieren dieses Umstands in absehbarer Zeit nicht dazu führen, dass Raumfahrzeuge vom Kurs abkommen oder ihre Ziele verfehlen. Doch auch die steigende Messgenauigkeit könnte zumindest für wissenschaftliche Angelegenheiten eine neue Definition erforderlich machen. Und bis dahin gibt es ja zum Glück noch Alternativen in Form von Meter und Lichtjahr.
Erde und Sonne

Wie ist eine Astronomische Einheit definiert?