Разберете светлинни години. космическото пространство и светлинната година
По един или друг начин, в ежедневието си ние измерваме разстояния: до най-близкия супермаркет, до къщата на роднини в друг град, до и т.н. Въпреки това, когато става въпрос за необятните пространства на космоса, се оказва, че използването на познати стойности като километри е изключително ирационално. И въпросът тук е не само в трудността да се възприемат получените гигантски стойности, но и в броя на цифрите в тях. Дори писането на толкова много нули ще стане проблем. Например най-късото разстояние от Марс до Земята е 55,7 милиона километра. Шест нули! Но червената планета е един от най-близките ни съседи в небето. Как да използваме тромавите числа, които ще се получат при изчисляване на разстоянието дори до най-близките звезди? И точно сега имаме нужда от такава стойност като светлинна година. колко е той Сега нека го разберем.
Концепцията за светлинна година е тясно свързана и с релативистката физика, в която тясната връзка и взаимната зависимост на пространството и времето е установена в началото на 20 век, когато постулатите на Нютоновата механика се сриват. Преди тази стойност на разстоянието, по-големите единици в системата
бяха формирани съвсем просто: всяка следваща беше набор от единици от по-малък порядък (сантиметри, метри, километри и т.н.). В случай на светлинна година разстоянието беше обвързано с времето. Съвременната наука знае, че скоростта на светлината във вакуум е постоянна. Освен това, това е максималната скорост в природата, разрешена в съвременната релативистка физика. Именно тези идеи бяха в основата на новото значение. Една светлинна година е равна на разстоянието, което един светлинен лъч изминава за една земна календарна година. В километри това е приблизително 9,46 * 10 15 километра. Интересното е, че до най-близката луна един фотон изминава разстоянието за 1,3 секунди. До Слънцето - около осем минути. Но до следващите най-близки звезди, Алфа, и вече около четири светлинни години.
Просто фантастично разстояние. В астрофизиката има още по-голяма мярка за пространство. Една светлинна година е около една трета от парсек, още по-голяма мерна единица за междузвездни разстояния.
Скоростта на разпространение на светлината при различни условия
Между другото, има и такава характеристика, че фотоните могат да се разпространяват с различна скорост в различни среди. Вече знаем колко бързо летят във вакуум. И когато казват, че една светлинна година е равна на разстоянието, изминато от светлината за една година, те имат предвид точно празното космическо пространство. Въпреки това е интересно да се отбележи, че при други условия скоростта на светлината може да бъде по-малка. Например във въздуха фотоните се разпръскват с малко по-ниска скорост, отколкото във вакуум. С кое - зависи от конкретното състояние на атмосферата. По този начин в среда, пълна с газ, една светлинна година би била малко по-малка. То обаче не би се различавало съществено от приетото.
Огромните открити пространства са много трудни за изчисляване в километри или мили. Учените мислеха да намерят други единици за измерване на големи разстояния. Феновете на научнофантастичните филми и книги често чуват за светлинната година. Но не всеки може да обясни какво означават тези думи. Някои не виждат разликата му от обичайния земен.
Тази стойност епопулярна мерна единица за космическо разстояние. Когато го дефинирате, използвайте:
- скоростта на светлината,
- броят секунди е равен на 365 дни.
Важно условие за такова изчисление е липсата на влияние върху светлината на всякакви гравитационни полета. Това изискване се изпълнява от вакуум. Именно в него скоростта на разпространение на всякакви електромагнитни лъчи остава постоянна.
Още през 17 век учените се опитват да определят скоростта на светлината. Преди това астрономите приемаха, че лъчите преминават през космоса моментално. Галилео Галилей се съмняваше в това. Той си постави за цел да изчисли времето, необходимо на светлинен лъч, за да измине определено разстояние, равно на осем километра. Но опитите му бяха неуспешни. Неуспешни са и изследванията на датския учен О. Рьомер. Той забеляза временна разлика в затъмненията на спътниците на други планети в зависимост от положението на Земята. Когато е по-далеч от друг космически обект, светлинните лъчи се нуждаят от повече време, за да достигнат земната повърхност. Не успя да изчисли скоростта им.
За първи път приблизително скоростта на светлината е изчислена от англичанина Джеймс Брадли през 18 век. Този астроном определи стойността й на 301 000 km/s. През миналия век, използвайки теорията на Максуел за електромагнетизма, учените успяха да изчислят точно скоростта на лъча. Изследванията са проведени с помощта на най-новите лазерни технологии, като се вземат предвид техните показатели на пречупване. Изчислената скорост на светлината е 299 792 километра 458 метра в секунда. Това помогна да се определи удобна мерна единица за космическото пространство.
Колко е 1 светлинна година в километри
За основа на изчислението са взети 365 дни. Ако изчислим дневната стойност в секунди, получаваме 86 400 секунди. И през всичките тези дни броят им ще бъде 31 557 600.
Изчислихме колко разстояние минава светлинен лъч за секунда. Умножавайки тази стойност по 31 557 600, получаваме малко над 9,4 трилиона. Това е светлинна година, измерена в километри. Това е разстоянието, което светлинният лъч ще измине за 365 дни във вакуум. Той ще направи такъв път, летейки около земната орбита без влиянието на гравитационните полета.
Примери за някои разстояния, изчислени по този начин
- Разстоянието от Земята до Луната се покрива от светлинен лъч за 1 минута 3 секунди;
- За 100 000 такива години можем да определим диаметъра на нашия галактически диск;
- Разстоянието в светлинни часове от Слънцето до Плутон е 5,25 часа;
- Лъчът от земята ще достигне галактиката Андромеда за 2 500 000 светлинни години, а звездата Проксима Кентавър само за 4;
- Слънчевата светлина достига нашата планета за 8,20 минути;
- Центърът на нашата Галактика се намира на разстояние 26 хиляди светлинни години от Слънцето;
- Купът Дева се намира на разстояние 58 000 хиляди подобни години от нашата планета;
- За десетки милиони такива години клъстерите от галактики се измерват в диаметър;
- Максималното измерено разстояние от Земята до края на видимата вселена е 45 милиарда светлинни години.
Защо той е толкова важен
Изчислената скорост на светлината позволи на астрономите да определят разстояние между планети, звезди, галактики. Стана очевидно, че светлината, излъчвана от звезда, не достига до Земята със светкавична скорост. Наблюдавайки космически обекти в небето, ние виждаме миналото. Експлозията на далечна планета, случила се преди стотици години, учените ще регистрират едва днес.
В рамките на нашата вселена използването на изчисления в тази мерна единица е удобно. Часове, седмици или месеци се използват по-рядко. При определяне на разстоянието до далечни космически обекти, получената стойност ще бъде огромна. Става трудно и непрактично да се използват такива стойности в математически изчисления. Учените взеха това предвид и за астрономически изчисления на големи разстояния използват различна мерна единица - парсек. За сложни математически изчисления е по-приемливо. Една светлинна година е равна на една трета от парсек.
Съотношение на светлинни години към земни години
Често измерваме разстоянието в живота си:до работа, най-близкия магазин, друг град. Ние сравняваме различни количества едно с друго. Това помага да се оцени разликата. Понятията светлинни години и земни години изглеждат на мнозина подобни, ако не и еднакви. Има желание да ги сравним. Тук първо трябва да изберете какво да разбирате под земната година. Можете да го определите като разстоянието, изминато от нашата планета за 365 дни. С тези параметри един светлоподобен период ще бъде равен на 63 хиляди земни години.
Ако земята се изчислява в дни, тогава ще се счита за единица време. Светлината показва разстоянието. И сравнението на такива стойности е безсмислено. В този случай няма отговор на въпроса.
Видео
Това видео ще ви помогне да разберете какво е светлинна година.
Не получихте отговор на въпроса си? Предложете тема на авторите.
За да разберете значението на понятието "светлинна година", първо трябва да си спомните училищния курс по физика, особено раздела, който се отнася до скоростта на светлината. И така, скоростта на светлината във вакуум, където не се влияе от различни фактори, като гравитационни и магнитни полета, суспендирани частици, пречупване на прозрачна среда и т.н., е 299 792,5 километра в секунда. Трябва да се разбере, че в този случай светлината означава тези, възприемани от човешкото зрение.
По-малко известни единици за разстояние са светлинен месец, седмица, ден, час, минута и секунда.Достатъчно дълга светлина се смяташе за безкрайно количество и първият човек, който изчисли приблизителната скорост на светлинните лъчи във вакуум, беше астрономът Олаф Ромер в средата на 17 век. Разбира се, неговите данни бяха много приблизителни, но самият факт на определяне на крайната стойност на скоростта е важен. През 1970 г. скоростта на светлината е определена с точност до един метър в секунда. По-точни резултати досега не са постигнати, тъй като имаше проблеми с грешката на еталона на измервателния уред.
Светлинна година и други разстояния
Тъй като разстоянията са огромни, измерването им в обичайни единици би било нерационално и неудобно. Въз основа на тези съображения беше въведена специална светлинна година, тоест разстоянието, което светлината изминава в така наречената юлианска година (равно на 365,25 дни). Като се има предвид, че всеки ден съдържа 86 400 секунди, може да се изчисли, че за една година светлинен лъч покрива разстояние от няколко повече от 9,4 километра. Тази стойност изглежда огромна, но например разстоянието до най-близката звезда до Земята, Проксима Кентавър, е 4,2 години, а диаметърът на галактиката Млечен път надхвърля 100 000 светлинни години, т.е. тези визуални наблюдения, които могат да бъдат направени сега покажете картина, която е съществувала преди около стотици хиляди години.
Лъч светлина покрива разстоянието от Земята до Луната за около секунда, но слънчевата светлина достига до нашата планета за повече от осем минути.
В професионалната астрофизика концепцията за светлинна година рядко се използва. Учените работят основно с единици като парсек и астрономическа единица. Парсек е разстоянието до въображаема точка, от която радиусът на орбитата на Земята се вижда под ъгъл от една дъгова секунда (1/3600 от градуса). Средният радиус на орбитата, тоест разстоянието от Земята до Слънцето, се нарича астрономическа единица. Един парсек е около 3 светлинни години или 30,8 трилиона километра. Една астрономическа единица е приблизително равна на 149,6 милиона километра.
Именно това определение се препоръчва за използване в научно-популярната литература. В професионалната литература за изразяване на големи разстояния обикновено се използват парсеци и кратни единици (кило- и мегапарсеци) вместо светлинна година.
Преди (до 1984 г.) една светлинна година беше разстоянието, изминато от светлината за една тропическа година, отнесено към епохата 1900.0. Новата дефиниция се различава от старата с около 0,002%. Тъй като тази единица за разстояние не се използва за много точни измервания, няма практическа разлика между старите и новите дефиниции.
Числени стойности
Светлинна година е:
- 9 460 730 472 580 800 метра (приблизително 9,5 петаметра)
Свързани единици
Следните единици се използват доста рядко, обикновено само в популярни публикации:
- 1 светлинна секунда = 299 792,458 км (точно)
- 1 светлинна минута ≈ 18 милиона км
- 1 светлинен час ≈ 1079 милиона км
- 1 светлинен ден ≈ 26 милиарда км
- 1 светлинна седмица ≈ 181 милиарда км
- 1 светлинен месец ≈ 790 милиарда км
Разстояние в светлинни години
Светлинната година е удобна за качествено представяне на скалите на разстоянията в астрономията.
| Мащаб | Стойност (ст. години) | Описание |
|---|---|---|
| Секунди | 4 10 −8 | Средното разстояние до Луната е приблизително 380 000 км. Това означава, че на светлинен лъч, излъчен от повърхността на Земята, са необходими около 1,3 секунди, за да достигне повърхността на Луната. |
| минути | 1,6 10 −5 | Една астрономическа единица се равнява на приблизително 150 милиона километра. Така светлината пътува от Слънцето до Земята за около 500 секунди (8 минути 20 секунди). |
| Гледам | 0,0006 | Средното разстояние от Слънцето до Плутон е приблизително 5 светлинни часа. |
| 0,0016 | Апарати от серия "Пионер" и "Вояджър", летящи извън Слънчевата система, около 30 години след изстрелването, се оттеглиха на разстояние от около сто астрономически единици от Слънцето и времето им за реакция на заявки от Земята е приблизително равно на 14 часа . | |
| година | 1,6 | Вътрешният ръб на хипотетичния облак на Оорт се намира на 50 000 AU. д. от Слънцето, а външната - 100 000 а. д. За да покрие разстоянието от Слънцето до външния ръб на облака, светлината ще отнеме около година и половина. |
| 2,0 | Максималният радиус на областта на гравитационното влияние на Слънцето („сферите на Хил“) е приблизително 125 000 a.u. д. | |
| 4,22 | Най-близката до нас звезда (без да броим Слънцето), Проксима Кентавър, се намира на разстояние 4,22 sv. на годината . | |
| Милениум | 26 000 | Центърът на нашата Галактика е приблизително на 26 000 светлинни години от Слънцето. |
| 100 000 | Диаметърът на диска на нашата галактика е 100 000 светлинни години. | |
| Милиони години | 2,5 10 6 | Най-близката спирална галактика M31, известната галактика Андромеда, е на 2,5 милиона светлинни години. |
| 3.14 10 6 | Галактиката Триъгълник (M33) се намира на 3,14 милиона светлинни години и е най-отдалеченият стационарен обект, видим с невъоръжено око. | |
| 5,9 10 7 | Най-близкият клъстер от галактики, клъстерът Дева, е на 59 милиона светлинни години. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Гравитационната аномалия "Великият атрактор" се намира на разстояние 150-250 милиона светлинни години от нас. | |
| Милиарди години | 1,2 10 9 | Великата стена на Слоун е едно от най-големите образувания във Вселената, нейните размери са около 350 Mpc. За да го преодолее светлината от край до край, ще отнеме около милиард години. |
| 1,4 10 10 | Размерът на причинно свързана област от Вселената. Изчислява се от възрастта на Вселената и максималната скорост на пренос на информация - скоростта на светлината. | |
| 4,57 10 10 | Съпътстващото разстояние от Земята до края на наблюдаваната вселена във всяка посока; съпътстващият радиус на наблюдаваната Вселена (в рамките на стандартния космологичен модел Lambda-CDM). |
Скали за галактически разстояния
- Една астрономическа единица с добра точност е равна на 500 светлинни секунди, тоест светлината пътува от Слънцето до Земята за около 500 секунди.
Вижте също
Връзки
- Международна Организация по Стандартизация. 9.2 Мерни единици
Бележки
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво е "светлинна година" в други речници:
Извънсистемна единица за дължина, използвана в астрономията; 1 S. g. е равен на разстоянието, изминато от светлината за 1 година. 1 S. g. \u003d 0,3068 парсек \u003d 9,4605 1015 м. Физически енциклопедичен речник. Москва: Съветска енциклопедия. Главен редактор А. М. Прохоров. ... ... Физическа енциклопедия
СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за астрономическо разстояние, равна на разстоянието, което светлината изминава в открит космос или във ВАКУУМ за една тропическа година. Една светлинна година е равна на 9,46071012 км... Научно-технически енциклопедичен речник
СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за дължина, използвана в астрономията: пътят, изминат от светлината за 1 година, т.е. 9.466?1012 км. Разстоянието до най-близката звезда (Проксима Кентавър) е приблизително 4,3 светлинни години. Най-далечните звезди в Галактиката се намират на ... ... Съвременна енциклопедия
Единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, т.е. 9,46 × 1012 km ... Голям енциклопедичен речник
Светлинна година- СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за дължина, използвана в астрономията: пътят, изминат от светлината за 1 година, т.е. 9.466´1012 км. Разстоянието до най-близката звезда (Проксима Кентавър) е приблизително 4,3 светлинни години. Най-далечните звезди в Галактиката се намират на ... ... Илюстрован енциклопедичен речник
Несистемна единица за дължина, използвана в астрономията. 1 светлинна година е разстоянието, което светлината изминава за 1 година. 1 светлинна година е равна на 9.4605E+12 km = 0.307 pc... Астрономически речник
Единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, тоест 9,46 1012 км. * * * СВЕТЛИНА ГОДИНА СВЕТЛИНА ГОДИНА, единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, т.е. 9,46x1012 км ... енциклопедичен речник
Светлинна година- единица за разстояние, равна на пътя, изминат от светлината за една година. Една светлинна година е 0,3 парсек... Концепции на съвременното естествознание. Речник на основните термини
Изследвайки собствената си планета, в продължение на стотици години хората изобретяват все повече и повече нови системи за измерване на сегменти от разстояние. В резултат на това беше решено един метър да се счита за универсална единица за дължина и да се измерва голямо разстояние в километри.
Но предстоящият двадесети век постави нов проблем пред човечеството. Хората започнаха внимателно да изучават космоса - и се оказа, че просторите на Вселената са толкова огромни, че километрите тук просто не са подходящи. В познати единици все още можете да изразите разстоянието от Земята до Луната или от Земята до Марс. Но ако се опитате да определите на колко километра е най-близката звезда от нашата планета, цифрата „придобива“ невъобразим брой десетични знаци.
На какво е равна 1 светлинна година?
Стана очевидно, че е необходима нова мерна единица за изследване на пространствата на космоса - и стана светлинна година. Светлината изминава 300 000 километра за една секунда. Светлинна година - това е разстоянието, което светлината ще измине точно за една година - и от гледна точка на по-познатата бройна система това разстояние е 9 460 730 472 580,8 километра.Ясно е, че използването на лаконичната „една светлинна година“ е много по-удобно, отколкото използването на тази огромна цифра всеки път в изчисленията.
От всички звезди Проксима Кентавър е най-близо до нас - тя е „само“ на 4,22 светлинни години. Разбира се, по отношение на километри цифрата ще се окаже невъобразимо огромна. Всичко обаче се знае в сравнение - като се има предвид, че най-близката галактика, наречена Андромеда, е на цели 2,5 милиона светлинни години от Млечния път, гореспоменатата звезда наистина започва да изглежда като много близък съсед.
Между другото, използването на светлинни години помага на учените да разберат в кои краища на Вселената има смисъл да се търси интелигентен живот и къде е напълно безполезно да се изпращат радиосигнали. В крайна сметка скоростта на радиосигнала е подобна на скоростта на светлината - съответно поздрав, изпратен към далечна галактика, ще достигне целта си едва след милиони години. По-разумно е да се изчака отговор от по-близки "съседи" - обекти, чиито хипотетични сигнали за реакция ще достигнат до земните превозни средства поне през живота на човека.
1 светлинна година е колко земни години?
Има широко разпространено погрешно схващане, че светлинната година е единица време. Всъщност не е така. Терминът няма нищо общо със земните години, не корелира по никакъв начин с тях и обозначава само разстоянието, което светлината изминава за една земна година.
