| Unità astronomiche (au) | Nanometri (nm) |
|---|---|
| 1 Unità astronomica | 1.495978707 × 1020 nm |
| 2 Unità astronomiche | 2.991957414 × 1020 nm |
| 3 Unità astronomiche | 4.487936121 × 1020 nm |
| 4 Unità astronomiche | 5.983914828 × 1020 nm |
| 5 Unità astronomiche | 7.479893535 × 1020 nm |
| 10 Unità astronomiche | 1.495978707 × 1021 nm |
| 20 Unità astronomiche | 2.991957414 × 1021 nm |
| 25 Unità astronomiche | 3.7399467675 × 1021 nm |
| 50 Unità astronomiche | 7.479893535 × 1021 nm |
| 100 Unità astronomiche | 1.495978707 × 1022 nm |
| Riferimento | Unità astronomiche (au) | Nanometri (nm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 1.98532 × 10-12 au | 297000000 nm |
| Average adult human height | 1.13638 × 10-11 au | 1.7 × 109 nm |
| A football pitch (length) | 7.01882 × 10-10 au | 1.05 × 1011 nm |
| A marathon | 0.000000282056 au | 4.2195 × 1013 nm |
| Height of Mount Everest | 0.0000000591519 au | 8.849 × 1012 nm |
L’unità astronomica è una lunghezza pari a esattamente 149 597 870 700 metri, ossia quasi 150 milioni di chilometri. Il simbolo è au. Approssima la distanza media fra la Terra e il Sole ed è la misura consueta per le distanze all’interno del sistema solare.
In origine l’unità era definita da quella relazione orbitale anziché da un numero fisso. Le definizioni precedenti la legavano alle proprietà di un corpo ipotetico in orbita attorno al Sole, sicché il suo valore dipendeva dalla costante gravitazionale ed era soggetto a revisione via via che le misure miglioravano. L’Unione Astronomica Internazionale pose fine a questa dipendenza nel 2012 fissando l’unità astronomica come un numero esatto di metri. Il cambiamento semplificò i calcoli e rimosse un inconveniente: un’unità la cui lunghezza si spostava ogni volta che una costante fisica veniva raffinata.
Determinarne il valore fu uno dei grandi problemi dell’astronomia osservativa. I transiti di Venere sul disco solare, osservati da punti molto distanti della Terra, permettevano di triangolare la distanza. Furono allestite spedizioni per i transiti del 1761, 1769, 1874 e 1882, e il primo viaggio di James Cook nel Pacifico fu organizzato attorno all’evento del 1769. Le misure radar verso Venere negli anni Sessanta finirono per fissare la cifra con precisione assai maggiore di qualsiasi metodo ottico.
L’unità rende leggibili le distanze del sistema solare. Mercurio orbita a 0,39 au, Marte a 1,52 au, Giove a 5,2 au e Nettuno a 30,1 au. La fascia di Kuiper si estende fino a circa 50 au. La Voyager 1, l’oggetto umano più lontano, ha superato le 165 au. La luce impiega circa 499 secondi a percorrere un’unità astronomica, sicché il Sole dista poco più di otto minuti luce.
Oltre il sistema solare l’unità diventa scomoda, e gli astronomi passano agli anni luce e ai parsec. Un parsec vale 206 265 au.
La navigazione delle sonde richiede che l’unità sia esatta e non approssimata. Le traiettorie verso i pianeti esterni si calcolano su distanze di decine di unità astronomiche, e un errore nella lunghezza dell’unità stessa si propagherebbe in ogni calcolo di posizione. Fissarne il valore nel 2012 ha eliminato quella fonte di deriva dalle effemeridi usate per la pianificazione delle missioni.
Un’unità astronomica equivale a 149 597 870,7 chilometri, ovvero a circa 92,956 milioni di miglia.
Il nanometro è la miliardesima parte del metro. Si forma applicando al metro il prefisso SI nano, che vale 10-9, e si scrive nm. Il prefisso deriva dal greco nanos, che significa nano.
È la scala di lavoro dell’ottica e dell’elettronica moderne. La luce visibile si estende da circa 380 nm all’estremo violetto a 750 nm all’estremo rosso, il che fa del nanometro l’unità consueta per descrivere il colore in termini fisici. Un puntatore laser che emette a 532 nm è verde; uno a 650 nm è rosso. La luce ultravioletta sta sotto i 380 nm e l’infrarossa sopra i 750 nm.
La biologia usa l’unità di continuo. La doppia elica del DNA è larga circa 2 nm. Un virus tipico misura fra 20 e 300 nm. Le membrane cellulari hanno uno spessore di circa 7 nm. Queste dimensioni stanno al di sotto della risoluzione dei microscopi ottici convenzionali, limitata dalla lunghezza d’onda della luce stessa a circa 200 nm.
La produzione di semiconduttori ha reso il nanometro familiare anche fuori dalla scienza. I nodi di processo hanno portato nomi come 90 nm, 45 nm, 14 nm, 5 nm e oltre. La cifra non corrisponde più ad alcuna caratteristica misurabile precisa del chip: è diventata una denominazione commerciale più che una dimensione fisica, benché le strutture sottostanti misurino davvero nanometri. Il gate di un transistor moderno è largo poche decine di atomi.
La nanotecnologia prende nome dall’unità e per convenzione riguarda le strutture fra 1 e 100 nm. In questo intervallo i materiali si comportano spesso in modo diverso, perché gli effetti di superficie cominciano a prevalere sulle proprietà di massa.
Misurare a questa scala richiede strumenti che non si affidino alla luce visibile. I microscopi elettronici risolvono dettagli inferiori al nanometro impiegando elettroni, la cui lunghezza d’onda effettiva è assai più corta di quella della luce. I microscopi a forza atomica funzionano in altro modo: trascinano una punta affilata sulla superficie e ne registrano la deflessione. Entrambi sono stati indispensabili allo sviluppo della nanotecnologia, giacché un campo avanza a fatica finché il suo oggetto resta invisibile.
Un nanometro equivale a 10 ångström, 1000 picometri o 0,001 micrometri. Un foglio di carta è spesso all’incirca 100 000 nm.