Zrozumieć lata świetlne. kosmos i rok świetlny
Tak czy inaczej, w naszym codziennym życiu mierzymy odległości: do najbliższego supermarketu, do domu krewnych w innym mieście, do i tak dalej. Jednak jeśli chodzi o ogromne połacie kosmosu, okazuje się, że posługiwanie się znanymi wartościami, takimi jak kilometry, jest skrajnie irracjonalne. I nie chodzi tu tylko o trudność w dostrzeżeniu wynikowych gigantycznych wartości, ale o liczbę zawartych w nich cyfr. Nawet pisanie tylu zer stanie się problemem. Na przykład najkrótsza odległość między Marsem a Ziemią wynosi 55,7 miliona kilometrów. Sześć zer! Ale czerwona planeta jest jednym z naszych najbliższych sąsiadów na niebie. Jak wykorzystać uciążliwe liczby, które zostaną uzyskane przy obliczaniu odległości nawet do najbliższych gwiazd? A teraz potrzebujemy takiej wartości jak rok świetlny. Ile on ma? Teraz rozwiążmy to.
Pojęcie roku świetlnego jest również ściśle związane z fizyką relatywistyczną, w której ścisły związek i wzajemna zależność przestrzeni i czasu została ustalona na początku XX wieku, kiedy upadły postulaty mechaniki newtonowskiej. Przed tą wartością odległości większe jednostki w systemie
powstawały dość prosto: każda kolejna była zbiorem jednostek mniejszego rzędu (centymetry, metry, kilometry itd.). W przypadku roku świetlnego odległość była związana z czasem. Współczesna nauka wie, że prędkość światła w próżni jest stała. Co więcej, jest to maksymalna prędkość w naturze dozwolona we współczesnej fizyce relatywistycznej. To właśnie te idee stanowiły podstawę nowego znaczenia. Rok świetlny jest równy odległości, jaką pokonuje promień światła w ciągu jednego ziemskiego roku kalendarzowego. W kilometrach jest to około 9,46 * 10 15 kilometrów. Co ciekawe, do najbliższego księżyca foton pokonuje odległość w 1,3 sekundy. Do Słońca - około ośmiu minut. Ale do najbliższej najbliższej gwiazdy, Alfa, i już około czterech lat świetlnych.
Po prostu fantastyczna odległość. W astrofizyce istnieje jeszcze większa miara przestrzeni. Rok świetlny to około jednej trzeciej parseka, jeszcze większej jednostki miary odległości międzygwiezdnych.
Prędkość rozchodzenia się światła w różnych warunkach
Nawiasem mówiąc, istnieje również taka cecha, że fotony mogą propagować się z różnymi prędkościami w różnych środowiskach. Wiemy już, jak szybko latają w próżni. A kiedy mówią, że rok świetlny jest równy odległości przebytej przez światło w ciągu roku, mają na myśli właśnie pustą przestrzeń kosmiczną. Warto jednak zauważyć, że w innych warunkach prędkość światła może być mniejsza. Na przykład w powietrzu fotony rozpraszają się z nieco mniejszą prędkością niż w próżni. Z którym - zależy od konkretnego stanu atmosfery. Zatem w ośrodku wypełnionym gazem rok świetlny byłby nieco mniejszy. Nie różniłby się jednak znacząco od przyjętego.
Ogromne przestrzenie kosmiczne są bardzo trudne do obliczenia w kilometrach lub milach. Naukowcy zastanawiali się nad znalezieniem innych jednostek do pomiaru dużych odległości. Fani filmów i książek science fiction często słyszą o roku świetlnym. Ale nie każdy może wyjaśnić, co oznaczają te słowa. Niektórzy nie widzą jego różnicy od zwykłego ziemskiego.
Ta wartość jest popularna jednostka miary odległości kosmicznej. Definiując go, użyj:
- prędkość światła,
- liczba sekund równa 365 dniom.
Ważnym warunkiem takiego obliczenia jest brak wpływu na światło jakichkolwiek pól grawitacyjnych. Wymóg ten spełnia próżnia. To w nim prędkość propagacji wszelkich promieni elektromagnetycznych pozostaje stała.
W XVII wieku naukowcy próbowali to ustalić prędkość światła. Wcześniej astronomowie zakładali, że promienie przemieszczają się w przestrzeni natychmiast. Galileo Galilei w to wątpił. Postawił sobie za cel obliczenie czasu, w jakim wiązka światła przebyła pewną odległość, równą ośmiu kilometrom. Ale jego eksperymenty nie powiodły się. Nie powiodły się również badania duńskiego naukowca O. Römera. Zauważył chwilową różnicę w zaćmieniach satelitów innych planet, w zależności od położenia Ziemi. Gdy znajduje się dalej od innego obiektu kosmicznego, promienie światła potrzebują więcej czasu, aby dotrzeć do powierzchni ziemi. Nie udało mu się obliczyć ich prędkości.
Po raz pierwszy w przybliżeniu prędkość światła obliczył Anglik James Bradley w XVIII wieku. Ten astronom ustalił jej wartość na 301 000 km/s. W ubiegłym stuleciu, korzystając z teorii elektromagnetyzmu Maxwella, naukowcom udało się dokładnie obliczyć prędkość wiązki. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem najnowszych technologii laserowych, uwzględniając ich współczynniki załamania światła. Obliczona prędkość światła wynosiła 299 792 km 458 metrów na sekundę. Pomogło to w ustaleniu wygodnej jednostki miary dla przestrzeni kosmicznej.
Ile to jest 1 rok świetlny w kilometrach
Za podstawę obliczeń przyjęto 365 dni. Jeśli obliczysz wartość dzienną w sekundach, otrzymasz 86 400 sekund. I we wszystkich tych dniach ich liczba wyniesie 31 557 600.
Obliczyliśmy, jaką odległość pokonuje promień światła w ciągu sekundy. Mnożąc tę wartość przez 31 557 600, otrzymujemy nieco ponad 9,4 biliona. To rok świetlny mierzony w kilometrach. Jest to odległość, którą wiązka światła pokona w próżni w ciągu 365 dni. Zrobi taką ścieżkę, okrążając orbitę ziemską bez wpływu pól grawitacyjnych.
Przykłady niektórych odległości obliczonych w ten sposób
- Odległość od Ziemi do Księżyca pokonuje promień światła w ciągu 1 minuty i 3 sekund;
- W ciągu 100 000 takich lat możemy określić średnicę naszego dysku galaktycznego;
- Odległość w godzinach świetlnych od Słońca do Plutona wynosi 5,25 godziny;
- Wiązka z Ziemi dotrze do galaktyki Andromedy za 2 500 000 lat świetlnych, a do gwiazdy Proxima Centauri w zaledwie 4;
- Światło słoneczne dociera do naszej planety w 8,20 minuty;
- Centrum naszej Galaktyki znajduje się w odległości 26 tysięcy lat świetlnych od Słońca;
- Gromada w Pannie znajduje się w odległości 58 000 tysięcy podobnych lat od naszej planety;
- W dziesiątkach milionów takich lat mierzy się średnicę gromad galaktyk;
- Maksymalna zmierzona odległość od Ziemi do krawędzi widzialnego wszechświata wyniosła 45 miliardów lat świetlnych.
Dlaczego on jest taki ważny
Obliczona prędkość światła umożliwiła astronomom określenie odległość między planetami, gwiazdami, galaktykami. Stało się oczywiste, że światło emitowane przez gwiazdę nie dociera do Ziemi z prędkością błyskawicy. Obserwując obiekty kosmiczne na niebie, widzimy przeszłość. Eksplozja odległej planety, która miała miejsce setki lat temu, naukowcy odnotują dopiero dzisiaj.
W naszym wszechświecie korzystanie z obliczeń w tej jednostce miary jest wygodne. Godziny, tygodnie lub miesiące są używane rzadziej. Podczas określania odległości do odległych obiektów kosmicznych wynikowa wartość będzie ogromna. Używanie takich wartości w obliczeniach matematycznych staje się trudne i niepraktyczne. Naukowcy wzięli to pod uwagę i do astronomicznych obliczeń dużych odległości używają innej jednostki miary - parseka. W przypadku złożonych obliczeń matematycznych jest to bardziej akceptowalne. Rok świetlny to jedna trzecia parseka.
Stosunek lat świetlnych do lat ziemskich
Często mierzymy odległość w naszym życiu: do pracy, najbliższy sklep, inne miasto. Porównujemy ze sobą różne wielkości. To pomaga docenić różnicę. Pojęcia lat świetlnych i ziemskich wydają się wielu osobom podobne, jeśli nie takie same. Istnieje chęć ich porównania. Tutaj musisz najpierw wybrać, co rozumiesz przez rok ziemski. Można ją zdefiniować jako odległość przebytą przez naszą planetę w ciągu 365 dni. Przy tych parametrach jeden okres podobny do światła będzie równy 63 tysiącom ziemskich lat.
Jeśli ziemia jest obliczana w dniach, będzie uważana za jednostkę czasu. Światło wskazuje odległość. A porównywanie takich wartości jest bez sensu. W tym przypadku nie ma odpowiedzi na pytanie.
Wideo
Ten film pomoże ci dowiedzieć się, czym jest rok świetlny.
Nie otrzymałeś odpowiedzi na swoje pytanie? Zaproponuj autorom temat.
Aby zrozumieć znaczenie pojęcia „rok świetlny”, należy najpierw przypomnieć sobie szkolny kurs fizyki, a zwłaszcza część dotyczącą prędkości światła. Tak więc prędkość światła w próżni, gdzie nie mają na nie wpływu różne czynniki, takie jak pola grawitacyjne i magnetyczne, zawieszone cząstki, załamanie przezroczystego ośrodka itp., wynosi 299 792,5 kilometrów na sekundę. Należy rozumieć, że w tym przypadku światło oznacza światło postrzegane ludzkim wzrokiem.
Mniej znane jednostki odległości to miesiąc świetlny, tydzień, dzień, godzina, minuta i sekunda.Wystarczająco długie światło uważano za wielkość nieskończoną, a pierwszą osobą, która obliczyła przybliżoną prędkość promieni świetlnych w próżni, był astronom Olaf Roemer w połowie XVII wieku. Oczywiście jego dane były bardzo przybliżone, ale sam fakt ustalenia ostatecznej wartości prędkości jest ważny. W 1970 roku prędkość światła określono z dokładnością do jednego metra na sekundę. Dokładniejszych wyników do tej pory nie udało się uzyskać, ponieważ występowały problemy z błędem wzorca miernika.
Rok świetlny i inne odległości
Ponieważ odległości są ogromne, mierzenie ich w zwykłych jednostkach byłoby irracjonalne i niewygodne. Na podstawie tych rozważań wprowadzono specjalny rok świetlny, czyli odległość, jaką pokonuje światło w tzw. roku juliańskim (równą 365,25 dnia). Biorąc pod uwagę, że każdy dzień zawiera 86 400 sekund, można obliczyć, że w ciągu roku promień światła pokonuje odległość o kilka ponad 9,4 km. Ta wartość wydaje się ogromna, jednak np. odległość do najbliższej Ziemi gwiazdy, Proxima Centauri, wynosi 4,2 roku, a średnica Drogi Mlecznej przekracza 100 000 lat świetlnych, czyli takie obserwacje wizualne, jakie można wykonać teraz wyświetlić obraz, który istniał około setek tysięcy lat temu.
Wiązka światła pokonuje odległość od Ziemi do Księżyca w około sekundę, ale światło słoneczne dociera do naszej planety na dłużej niż osiem minut.
W profesjonalnej astrofizyce pojęcie roku świetlnego jest rzadko używane. Naukowcy operują głównie jednostkami takimi jak parsek i jednostka astronomiczna. Parsek to odległość do wyimaginowanego punktu, z którego widziany jest promień orbity Ziemi pod kątem jednej sekundy kątowej (1/3600 stopnia). Średni promień orbity, czyli odległość od Ziemi do Słońca, nazywa się jednostką astronomiczną. Parsek to około 3 lata świetlne lub 30,8 bilionów kilometrów. Jednostka astronomiczna to w przybliżeniu 149,6 miliona kilometrów.
To właśnie ta definicja jest zalecana do stosowania w literaturze popularnonaukowej. W literaturze fachowej parseki i wielokrotności jednostek (kilo- i megaparseków) są zwykle używane do wyrażania dużych odległości zamiast roku świetlnego.
Wcześniej (do 1984 roku) rok świetlny był odległością pokonywaną przez światło w ciągu jednego roku tropikalnego, odnoszącą się do epoki 1900.0. Nowa definicja różni się od starej o około 0,002%. Ponieważ ta jednostka odległości nie jest używana do bardzo dokładnych pomiarów, nie ma praktycznej różnicy między starą a nową definicją.
Wartości liczbowe
Rok świetlny to:
- 9 460 730 472 580 800 metrów (około 9,5 petametra)
Powiązane jednostki
Następujące jednostki są używane dość rzadko, zwykle tylko w popularnych publikacjach:
- 1 sekunda świetlna = 299 792,458 km (dokładnie)
- 1 minuta świetlna ≈ 18 milionów km
- 1 godzina świetlna ≈ 1079 milionów km
- 1 dzień świetlny ≈ 26 miliardów km
- 1 tydzień świetlny ≈ 181 miliardów km
- 1 miesiąc świetlny ≈ 790 miliardów km
Odległość w latach świetlnych
Rok świetlny jest wygodny do jakościowego przedstawiania skal odległości w astronomii.
| Skala | Wartość (st. lata) | Opis |
|---|---|---|
| sekundy | 4 10 -8 | Średnia odległość do Księżyca wynosi około 380 000 km. Oznacza to, że wiązka światła emitowana z powierzchni Ziemi potrzebuje około 1,3 sekundy, aby dotrzeć do powierzchni Księżyca. |
| minuty | 1,6 10-5 | Jedna jednostka astronomiczna to około 150 milionów kilometrów. Tak więc światło podróżuje ze Słońca na Ziemię w około 500 sekund (8 minut 20 sekund). |
| Oglądać | 0,0006 | Średnia odległość Słońca od Plutona wynosi około 5 godzin świetlnych. |
| 0,0016 | Aparaty z serii „Pioneer” i „Voyager” lecące poza Układ Słoneczny, około 30 lat po wystrzeleniu, wycofały się w odległości około stu jednostek astronomicznych od Słońca, a ich czas reakcji na żądania z Ziemi wynosi w przybliżeniu 14 godzin . | |
| Rok | 1,6 | Wewnętrzna krawędź hipotetycznej chmury Oorta znajduje się na 50 000 AU. e. od Słońca, a zewnętrzny - 100 000 a. e. Aby pokonać odległość od Słońca do zewnętrznej krawędzi chmury, światło zajmie około półtora roku. |
| 2,0 | Maksymalny promień obszaru oddziaływania grawitacyjnego Słońca („Sfery Hilla”) wynosi około 125 000 a.u. mi. | |
| 4,22 | Najbliższa nam gwiazda (nie licząc Słońca), Proxima Centauri, znajduje się w odległości 4,22 sv. roku . | |
| Tysiąclecie | 26 000 | Centrum naszej Galaktyki znajduje się około 26 000 lat świetlnych od Słońca. |
| 100 000 | Średnica dysku naszej galaktyki wynosi 100 000 lat świetlnych. | |
| Miliony lat | 2,5 10 6 | Najbliższa galaktyka spiralna M31, słynna galaktyka Andromedy, znajduje się 2,5 miliona lat świetlnych stąd. |
| 3.14 10 6 | Galaktyka Trójkąta (M33) znajduje się 3,14 miliona lat świetlnych stąd i jest najdalszym nieruchomym obiektem widocznym gołym okiem. | |
| 5,9 10 7 | Najbliższa gromada galaktyk, Gromada w Pannie, znajduje się 59 milionów lat świetlnych stąd. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Anomalia grawitacyjna „Wielki Atraktor” znajduje się w odległości 150-250 milionów lat świetlnych od nas. | |
| Miliardy lat | 1,2 10 9 | Wielki Mur Sloan jest jedną z największych formacji we Wszechświecie, jego wymiary to około 350 Mpc. Aby światło pokonało go od końca do końca, zajmie to około miliarda lat. |
| 1,4 10 10 | Rozmiar przyczynowo połączonego regionu wszechświata. Oblicza się go na podstawie wieku Wszechświata i maksymalnej szybkości przesyłania informacji - prędkości światła. | |
| 4,57 10 10 | Współbieżna odległość od Ziemi do krawędzi obserwowalnego wszechświata w dowolnym kierunku; współprzemieszczający się promień obserwowalnego Wszechświata (w ramach standardowego modelu kosmologicznego Lambda-CDM). |
Galaktyczne skale odległości
- Jednostka astronomiczna o dobrej dokładności równa się 500 sekundom świetlnym, czyli światło przemieszcza się ze Słońca na Ziemię w około 500 sekund.
Zobacz też
Spinki do mankietów
- Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna. 9.2 Jednostki miary
Notatki
Fundacja Wikimedia. 2010 .
Zobacz, czym jest „rok świetlny” w innych słownikach:
Pozasystemowa jednostka długości używana w astronomii; 1 S. g. jest równa odległości przebytej przez światło w ciągu 1 roku. 1 S. g. \u003d 0,3068 parsek \u003d 9,4605 · 1015 m. Fizyczny słownik encyklopedyczny. Moskwa: radziecka encyklopedia. Redaktor naczelny A. M. Prochorow. ... ... Encyklopedia fizyczna
ROK ŚWIETLNY, jednostka odległości astronomicznej, równa odległości, jaką pokonuje światło na otwartej przestrzeni lub w PRÓŻNI w ciągu jednego roku tropikalnego. Jeden rok świetlny to 9,46071012 km... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
ROK ŚWIETLNY, jednostka długości stosowana w astronomii: droga przebyta przez światło w ciągu 1 roku, tj. 9,466?1012 km. Odległość do najbliższej gwiazdy (Proxima Centauri) wynosi około 4,3 lat świetlnych. Najdalsze gwiazdy w Galaktyce znajdują się na ... ... Współczesna encyklopedia
Jednostka odległości międzygwiezdnych; droga, jaką pokonuje światło w ciągu roku, czyli 9,46 × 1012 km… Wielki słownik encyklopedyczny
Rok świetlny- ROK ŚWIETLNY, jednostka długości stosowana w astronomii: droga przebyta przez światło w ciągu 1 roku, tj. 9,466´1012 km. Odległość do najbliższej gwiazdy (Proxima Centauri) wynosi około 4,3 lat świetlnych. Najdalsze gwiazdy w Galaktyce znajdują się na ... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
Niesystemowa jednostka długości używana w astronomii. 1 rok świetlny to odległość, jaką pokonuje światło w ciągu 1 roku. 1 rok świetlny to 9,4605E+12 km = 0,307 pc... Słownik astronomiczny
Jednostka odległości międzygwiezdnych; droga, jaką pokonuje światło w ciągu roku, czyli 9,46 1012 km. * * * LIGHTYEAR LIGHTYEAR, jednostka odległości międzygwiezdnych; droga, jaką pokonuje światło w ciągu roku, czyli 9,46x1012 km... słownik encyklopedyczny
Rok świetlny- jednostka odległości równa drodze przebytej przez światło w ciągu jednego roku. Rok świetlny to 0,3 parsek... Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej. Słowniczek podstawowych terminów
Eksplorując własną planetę, od setek lat ludzie wymyślają coraz to nowe systemy do mierzenia segmentów odległości. W rezultacie postanowiono uznać jeden metr za uniwersalną jednostkę długości i mierzyć dużą odległość w kilometrach.
Ale nadchodzący XX wiek postawił przed ludzkością nowy problem. Ludzie zaczęli dokładnie badać kosmos - i okazało się, że przestrzenie wszechświata są tak ogromne, że kilometry po prostu się tu nie nadają. W znanych jednostkach nadal możesz wyrazić odległość z Ziemi do Księżyca lub z Ziemi do Marsa. Ale jeśli spróbujesz określić, ile kilometrów od naszej planety znajduje się najbliższa gwiazda, liczba ta „uzyska” niewyobrażalną liczbę miejsc po przecinku.
Ile równa się 1 rok świetlny?
Stało się oczywiste, że do badania przestrzeni kosmicznej potrzebna jest nowa jednostka miary - i stał się nią rok świetlny. Światło pokonuje 300 000 kilometrów w ciągu jednej sekundy. Rok świetlny - jest to odległość, jaką światło pokonuje dokładnie w ciągu jednego roku - aw bardziej znanym systemie liczbowym odległość ta wynosi 9 460 730 472 580,8 km. Oczywiste jest, że użycie lakonicznego „jednego roku świetlnego” jest znacznie wygodniejsze niż używanie tej ogromnej liczby za każdym razem w obliczeniach.
Spośród wszystkich gwiazd Proxima Centauri jest nam najbliższa – znajduje się „zaledwie” 4,22 lat świetlnych stąd. Oczywiście w przeliczeniu na kilometry liczba ta okaże się niewyobrażalnie ogromna. Wszystko jednak wiadomo w porównaniu – biorąc pod uwagę, że najbliższa galaktyka zwana Andromedą znajduje się aż 2,5 miliona lat świetlnych od Drogi Mlecznej, wspomniana gwiazda naprawdę zaczyna sprawiać wrażenie bardzo bliskiej sąsiadki.
Nawiasem mówiąc, wykorzystanie lat świetlnych pomaga naukowcom zrozumieć, w których zakątkach Wszechświata sensowne jest poszukiwanie inteligentnego życia, a gdzie wysyłanie sygnałów radiowych jest całkowicie bezużyteczne. W końcu prędkość sygnału radiowego jest zbliżona do prędkości światła - w związku z tym powitanie wysłane w kierunku odległej galaktyki osiągnie swój cel dopiero po milionach lat. Rozsądniej jest czekać na odpowiedź od bliższych „sąsiadów” – obiektów, których hipotetyczne sygnały odpowiedzi dotrą do ziemskich pojazdów przynajmniej za życia człowieka.
1 rok świetlny to ile lat ziemskich?
Istnieje powszechne błędne przekonanie, że rok świetlny jest jednostką czasu. W rzeczywistości tak nie jest. Termin ten nie ma nic wspólnego z latami ziemskimi, nie koreluje z nimi w żaden sposób i oznacza jedynie odległość, jaką pokonuje światło w ciągu jednego ziemskiego roku.
