في 22 فبراير 2017، ذكرت وكالة ناسا أنه تم العثور على 7 كواكب خارجية حول النجم الوحيد ترابيست-1. ثلاثة منهم في نطاق المسافات من النجم الذي يمكن أن يكون فيه الكوكب الماء السائلوالماء شرط أساسي للحياة. ويقال أيضا أن هذا نظام النجوميقع على بعد 40 سنة ضوئية من الأرض.
وقد أحدثت هذه الرسالة ضجة كبيرة في وسائل الإعلام، حتى أن البعض اعتقد أن الإنسانية كانت على بعد خطوة واحدة من بناء مستوطنات جديدة قريبة نوفاولكن هذا ليس صحيحا. لكن 40 سنة ضوئية كثيرة، إنها كثيرة جدًا، إنها كيلومترات كثيرة جدًا، أي أنها مسافة هائلة بشكل رهيب!
والثالث معروف من مقرر الفيزياء سرعة الهروب- هذه هي السرعة التي يجب أن يتمتع بها الجسم على سطح الأرض حتى يتجاوز الحدود النظام الشمسي. وتبلغ قيمة هذه السرعة 16.65 كم/ثانية. المداري التقليدي سفن الفضاءتبدأ بسرعة 7.9 كم/ثانية وتدور حول الأرض. من حيث المبدأ، فإن سرعة 16-20 كم/ثانية يمكن الوصول إليها تمامًا بواسطة التقنيات الأرضية الحديثة، ولكن ليس أكثر!
لم تتعلم البشرية بعد كيفية تسريع سفن الفضاء بسرعة تزيد عن 20 كيلومترًا في الثانية.
دعونا نحسب عدد السنوات التي ستستغرقها المركبة الفضائية لتطير بسرعة 20 كم/ثانية لتسافر 40 سنة ضوئية وتصل إلى النجم TRAPPIST-1.
والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء في الفراغ، وسرعة الضوء تقارب 300 ألف كيلومتر في الثانية.
تطير سفينة فضاء من صنع الإنسان بسرعة 20 كيلومترا في الثانية، أي أبطأ من سرعة الضوء بـ 15 ألف مرة. مثل هذه السفينة سوف تقطع 40 سنة ضوئية في زمن يساوي 40*15000=600000 سنة!
سفينة الأرض (في المستوى الحديثالتكنولوجيا) ستصل إلى النجم TRAPPIST-1 خلال حوالي 600 ألف سنة! لقد وجد الإنسان العاقل على الأرض (وفقًا للعلماء) منذ 35-40 ألف عام فقط، ولكن هنا يصل إلى 600 ألف عام!
في المستقبل القريب، لن تسمح التكنولوجيا للبشر بالوصول إلى النجم TRAPPIST-1. حتى المحركات الواعدة (أيون، فوتون، أشرعة فضائية، إلخ)، والتي لا وجود لها في الواقع الأرضي، تشير التقديرات إلى أنها قادرة على تسريع السفينة إلى سرعة 10000 كم/ثانية، مما يعني أن زمن الرحلة إلى TRAPPIST -1 سيتم تخفيض مدة النظام إلى 120 سنة. هذا بالفعل وقت مقبول إلى حد ما للطيران باستخدام الرسوم المتحركة المعلقة أو لعدة أجيال من المهاجرين، ولكن اليوم كل هذه المحركات رائعة.
حتى أقرب النجوم لا تزال بعيدة جدًا عن الناس، بعيدة جدًا، ناهيك عن نجوم مجرتنا أو المجرات الأخرى.
يبلغ قطر مجرتنا درب التبانة حوالي 100 ألف سنة ضوئية، أي أن الرحلة من النهاية إلى النهاية لسفينة الأرض الحديثة ستكون 1.5 مليار سنة! يشير العلم إلى أن عمر أرضنا هو 4.5 مليار سنة، و حياة متعددة الخلاياحوالي 2 مليار سنة. المسافة إلى أقرب مجرة لنا - سديم المرأة المسلسلة - 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض - يا لها من مسافات وحشية!
كما ترون، من بين جميع الكائنات الحية، لن تطأ قدم أحد على أرض كوكب بالقرب من نجم آخر.
هذا هو التعريف الذي يوصى باستخدامه في الأدبيات العلمية الشعبية. في الأدب المهنيللتعبير مسافات طويلةبدلاً من سنة ضوئيةويشيع استخدام فرسخ فلكي ومضاعفات الوحدات (كيلو وميجا فرسخ فلكي).
في السابق (قبل عام 1984)، كانت السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة استوائية واحدة، مخصصة للعصر 1900.0. ويختلف التعريف الجديد عن التعريف القديم بحوالي 0.002%. نظرًا لعدم استخدام وحدة المسافة هذه لإجراء قياسات عالية الدقة، الفرق العمليلا يوجد فرق بين التعريفات القديمة والجديدة.
القيم الرقمية
السنة الضوئية تساوي:
- 9,460,730,472,580,800 متر (حوالي 9.5 بيتاميتر)
الوحدات ذات الصلة
نادرًا ما يتم استخدام الوحدات التالية، عادةً في المنشورات الشائعة فقط:
- 1 ضوء الثانية= 299,792.458 كم (بالضبط)
- 1 دقيقة ضوئية ≈ 18 مليون كم
- 1 ساعة ضوئية ≈ 1079 مليون كم
- 1 يوم ضوئي ≈ 26 مليار كم
- 1 أسبوع ضوئي ≈ 181 مليار كم
- 1 شهر ضوئي ≈ 790 مليار كم
المسافة بالسنوات الضوئية
تعتبر السنة الضوئية مناسبة لتمثيل مقاييس المسافة نوعيًا في علم الفلك.
| حجم | القيمة (سنوات سانت) | وصف |
|---|---|---|
| ثواني | 4 10 −8 | ويبلغ متوسط المسافة إلى القمر حوالي 380 ألف كيلومتر. وهذا يعني أن شعاع الضوء المنبعث من سطح الأرض سيستغرق حوالي 1.3 ثانية للوصول إلى سطح القمر. |
| دقائق | 1.6·10−5 | والوحدة الفلكية الواحدة تساوي حوالي 150 مليون كيلومتر. وهكذا، ينتقل الضوء من الشمس إلى الأرض في حوالي 500 ثانية (8 دقائق و20 ثانية). |
| يشاهد | 0,0006 | متوسط المسافة من الشمس إلى بلوتو حوالي 5 ساعات ضوئية. |
| 0,0016 | وانتقلت أجهزة سلسلة بايونير وفوياجر التي تحلق خارج المجموعة الشمسية، خلال نحو 30 عاما منذ إطلاقها، إلى مسافة نحو مائة وحدة فلكية من الشمس، ويصل زمن استجابتها للطلبات الواردة من الأرض إلى 14 ساعة تقريبا. | |
| سنة | 1,6 | تقع الحافة الداخلية لسحابة أورت الافتراضية على بعد 50000 وحدة فلكية. هـ من الشمس والخارجية - 100000 أ. هـ: يستغرق الضوء حوالي عام ونصف ليقطع المسافة من الشمس إلى الحافة الخارجية للسحابة. |
| 2,0 | أقصى نصف قطر للمنطقة تأثير الجاذبيةالشمس ("Hill Spheres") - حوالي 125000 وحدة فلكية. ه. | |
| 4,22 | أقرب نجم لنا (باستثناء الشمس)، بروكسيما سنتوري، يقع على مسافة 4.22 سنة ضوئية. من السنة . | |
| الألفية | 26 000 | يقع مركز مجرتنا على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من الشمس. |
| 100 000 | يبلغ قطر قرص مجرتنا 100 ألف سنة ضوئية. | |
| ملايين السنين | 2.5 10 6 | الأقرب إلينا مجرة حلزونية M31، مجرة المرأة المسلسلة الشهيرة، تبعد عنا 2.5 مليون سنة ضوئية. |
| 3.14 10 6 | تقع مجرة المثلث (M33) على بعد 3.14 مليون سنة ضوئية، وهي أبعد جسم ثابت يمكن رؤيته بالعين المجردة. | |
| 5.9 10 7 | أقرب مجموعة من المجرات، مجموعة العذراء، تبعد عنا 59 مليون سنة ضوئية. | |
| 1.5 10 8 - 2.5 10 8 | يقع شذوذ الجاذبية "الجاذب العظيم" على مسافة 150-250 مليون سنة ضوئية منا. | |
| مليارات السنين | 1.2 10 9 | يعد سور سلون العظيم أحد أكبر التكوينات في الكون، حيث تبلغ أبعاده حوالي 350 مليون فرسخ فلكي. سوف يستغرق الضوء حوالي مليار سنة للانتقال من النهاية إلى النهاية. |
| 1.4 10 10 | حجم المنطقة المرتبطة سببيا في الكون. يتم حسابه بناءً على عمر الكون والسرعة القصوى لنقل المعلومات - سرعة الضوء. | |
| 4.57 10 10 | المسافة المصاحبة من الأرض إلى حافة الكون المرئي في أي اتجاه؛ نصف القطر المصاحب للكون المرئي (في إطار النموذج الكوني القياسي Lambda-CDM). |
مقاييس المسافة المجرية
- ووحدة فلكية بدقة جيدة تساوي 500 ثانية ضوئية، أي أن الضوء يصل إلى الأرض من الشمس في حوالي 500 ثانية.
أنظر أيضا
روابط
- المنظمة الدولية للمقاييس. 9.2 وحدات القياس
ملحوظات
مؤسسة ويكيميديا. 2010.
تعرف على ما هي "السنة الضوئية" في القواميس الأخرى:
وحدة طول إضافية للنظام تستخدم في علم الفلك؛ 1 س.ز. يساوي المسافةيجتازها الضوء في سنة واحدة. 1 س.ج = 0.3068 فرسخ فلكي = 9.4605 1015 م القاموس الموسوعي. م.: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحريرايه ام بروخوروف... ... الموسوعة الفيزيائية
السنة الضوئية، وحدة القياس المسافة الفلكية، تساوي المسافة التي ينتقل فيها الضوء الفضاء الخارجيأو في فراغ لأحد السنة الاستوائية. السنة الضوئية تساوي 9.46071012 كم... القاموس الموسوعي العلمي والتقني
السنة الضوئية، وحدة الطول المستخدمة في علم الفلك: المسار الذي يقطعه الضوء في سنة واحدة، أي. 9.466؟1012 كم. المسافة الى أقرب نجم(بروكسيما سنتوري) حوالي 4.3 سنة ضوئية. أبعد النجوم في المجرة تقع على ... ... الموسوعة الحديثة
وحدة المسافات بين النجوم. المسار الذي يقطعه الضوء في السنة أي 9.46 كم؟ القاموس الموسوعي الكبير
سنة ضوئية- السنة الضوئية، وحدة الطول المستخدمة في علم الفلك: المسار الذي يقطعه الضوء في سنة واحدة، أي. 9.466´1012 كم. وتبلغ المسافة إلى أقرب نجم (بروكسيما سنتوري) حوالي 4.3 سنة ضوئية. أبعد النجوم في المجرة تقع على ... ... القاموس الموسوعي المصور
وحدة طول إضافية للنظام تستخدم في علم الفلك. 1 سنة ضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة. السنة الضوئية الواحدة تساوي 9.4605E+12 كم = 0.307 pc... القاموس الفلكي
وحدة المسافات بين النجوم. المسار الذي يقطعه الضوء في سنة، أي 9.46·1012 كم. * * * السنة الضوئية السنة الضوئية، وحدة المسافات بين النجوم؛ المسار الذي يقطعه الضوء خلال سنة أي 9.46×1012 كم... القاموس الموسوعي
سنة ضوئية- وحدة مسافة تساوي المسار الذي يقطعه الضوء في سنة واحدة. السنة الضوئية تساوي 0.3 فرسخ فلكي. المفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. معجم المصطلحات الأساسية
ويستخدم علماء الفلك في حساباتهم وحدات قياس خاصة ليست واضحة دائمًا الناس العاديين. وهذا أمر مفهوم، لأنه لو تم قياس المسافات الكونية بالكيلومترات، فإن عدد الأصفار سوف يبهر الأبصار. لذلك، لقياس المسافات الكونية، من المعتاد استخدام الكثير كميات كبيرة: وحدة فلكية، سنة ضوئية وفرسخ فلكي.
غالبًا ما يُستخدم للإشارة إلى المسافات داخل نظامنا الشمسي الأصلي. وإذا أمكننا أيضًا التعبير عنها بالكيلومترات (384000 كم)، فإن بلوتو هو الأقرب طريقة قريبةحوالي 4250 مليون كيلومتر، وسيكون من الصعب فهم ذلك. بالنسبة لمثل هذه المسافات، فقد حان الوقت لاستخدام الوحدة الفلكية (AU)، التي تساوي متوسط المسافة من سطح الأرضللشمس. وبعبارة أخرى، 1 أ.و. يتوافق مع طول المحور شبه الرئيسي لمدار أرضنا (150 مليون كيلومتر). الآن، إذا كتبنا أن أقصر مسافة إلى بلوتو هي 28 وحدة فلكية، والأقصر لمسافات طويلةقد يكون 50 وحدة فلكية، وهذا أسهل بكثير للتخيل.
والأكبر التالي هو سنة ضوئية. على الرغم من وجود كلمة "السنة" هناك، إلا أنه لا ينبغي لأحد أن يعتقد ذلك نحن نتحدث عنعن الوقت. السنة الضوئية الواحدة تساوي 63.240 وحدة فلكية. هذا هو المسار الذي يسلكه شعاع الضوء خلال سنة واحدة. لقد حسب علماء الفلك أنه من أبعد أركان الكون، يستغرق شعاع الضوء أكثر من 10 مليارات سنة للوصول إلينا. ولتخيل هذه المسافة الهائلة، دعنا نكتبها بالكيلومترات: 9500000000000000000000. خمسة وتسعون مليار تريليون كيلومتر عادي.
بدأ العلماء في تخمين أن الضوء لا ينتقل على الفور، بل بسرعة معينة، وذلك بدءًا من عام 1676. وفي هذا الوقت لاحظ عالم فلك دنماركي يدعى أولي رومر أن خسوفات أحد أقمار المشتري بدأت تتأخر، وحدث هذا بالضبط عندما كانت الأرض تتجه في مدارها نحوها. الجانب المعاكسالشمس المعاكسة للمكان الذي كان فيه كوكب المشتري. مرت بعض الوقت، بدأت الأرض في التراجع، وبدأ الكسوف مرة أخرى في الاقتراب من الجدول الزمني السابق.
وبذلك تم ملاحظة فارق التوقيت بحوالي 17 دقيقة. ومن هذه الملاحظة استنتج أن الضوء يستغرق 17 دقيقة ليقطع مسافة بطول مدار الأرض. وبما أنه ثبت أن قطر المدار يبلغ حوالي 186 مليون ميل (الآن هذا الثابت هو 939.120.000 كيلومتر)، فقد تبين أن شعاع الضوء يتحرك بسرعة حوالي 186 ألف ميل في الثانية.
في عصرنا هذا، وبفضل البروفيسور ألبرت ميكلسون، الذي شرع في تحديد السنة الضوئية بأكبر قدر ممكن من الدقة، باستخدام طريقة مختلفة، تم الحصول على النتيجة النهائية: 186,284 ميلاً في ثانية واحدة (حوالي 300 كم/ثانية). والآن، إذا حسبنا عدد الثواني في السنة وضربنا هذا العدد، نجد أن طول السنة الضوئية هو 5,880,000,000,000 ميل، أي ما يعادل 9,460,730,472,580.8 كيلومترًا.
ولأغراض عملية، غالبًا ما يستخدم علماء الفلك وحدة مسافة تسمى الفرسخ الفلكي. وهو يساوي إزاحة النجم على خلفية الأجرام السماوية الأخرى بمقدار 1 بوصة عندما يزيح الراصد بمقدار نصف قطر واحد
مهما كان نمط الحياة الذي نعيشه، مهما كان ما نفعله، بطريقة أو بأخرى، فإننا نستخدم بعض وحدات القياس كل يوم. نطلب كوبًا من الماء، ونقوم بتسخين وجبة الإفطار الخاصة بنا حتى درجة حرارة معينة، قم بتقييم المسافة التي نحتاجها سيرًا على الأقدام إلى أقرب مكان بصريًا مكتب البريد، نقوم بترتيب لقاء في وقت محددوما إلى ذلك وهلم جرا. كل هذه الإجراءات تتطلب
ليس فقط الحسابات، ولكن أيضًا قياس معين للفئات العددية المختلفة: المسافة والكمية والوزن والوقت وغيرها. في لدينا الحياة اليوميةنحن نستخدم الأرقام بانتظام. وقد اعتدنا منذ فترة طويلة على هذه الأرقام، كما لو كنا على نوع من الأدوات. ولكن ماذا يحدث عندما نخرج من منطقة الراحة اليومية ونواجه شيئًا غير عادي بالنسبة لنا؟ القيم العددية؟ في هذه المقالة سنتحدثحول الشخصيات الرائعة في الكون.
مساحات عالمية
الوضع مع المسافات الكونية أكثر إثارة للدهشة. نحن ندرك تمامًا عدد الكيلومترات التي تفصلنا عن المدينة المجاورة وحتى من موسكو إلى نيويورك. ولكن من الصعب تصور المسافات عندما يتعلق الأمر بالحجم مجموعات النجوم. الآن سنحتاج إلى ما يسمى بالسنة الضوئية. بعد كل شيء، فإن المسافات حتى بين النجوم المجاورة كبيرة للغاية، وقياسها بالكيلومترات أو الأميال هو ببساطة أمر غير منطقي. وهنا الأمر لا يقتصر فقط على صعوبة إدراك الأعداد الهائلة الناتجة، بل في عدد أصفارها. تصبح مشكلة في كتابة الرقم. على سبيل المثال، تبلغ المسافة من الأرض إلى المريخ خلال فترة الاقتراب الأقرب 55.7 مليون كيلومتر. قيمة بستة أصفار. لكن المريخ هو أحد أقرب جيراننا الكونيين! ستكون المسافة إلى أقرب نجم غير الشمس أكبر بملايين المرات. وبعد ذلك، سواء قمنا بقياسها بالكيلومترات أو الأميال، سيتعين على علماء الفلك قضاء ساعات من وقتهم في تسجيل هذه الكميات الهائلة. سنة ضوئية حلت هذه المشكلة. وكان الحل عبقريا للغاية.
كم تساوي السنة الضوئية؟
فبدلاً من اختراع وحدة قياس جديدة، وهي مجموع الوحدات ذات الترتيب الأصغر (كما يحدث مع المليمترات والسنتيمترات والأمتار والكيلومترات)، تقرر ربط المسافة بالزمن. في الواقع، حقيقة أن الوقت هو أيضا المجال الماديالتأثير على الأحداث أكثر
علاوة على ذلك، فهي مترابطة وقابلة للتحويل مع الفضاء، وقد اكتشفها ألبرت أينشتاين وأثبتها من خلال نظريته النسبية. سرعة ثابتةأصبحت سرعة الضوء. ومرور شعاع ضوئي لمسافة معينة لكل وحدة زمنية أعطى كميات مكانية فيزيائية جديدة: ثانية ضوئية، دقيقة ضوئية، يوم ضوئي، شهر ضوئي، سنة ضوئية. على سبيل المثال، في الثانية، يقطع شعاع من الضوء (في ظروف الفضاء - الفراغ) مسافة حوالي 300 ألف كيلومتر. من السهل حساب أن السنة الضوئية الواحدة تساوي تقريبًا 9.46 * 10 15. إذن المسافة من الأرض إلى الأقرب الجسم الكوني، القمر يزيد قليلا عن ثانية ضوئية واحدة، والشمس حوالي ثماني دقائق ضوئية. الأجسام الخارجية للنظام الشمسي الأفكار الحديثةمدار على مسافة سنة ضوئية واحدة. النجم التالي الأقرب إلينا، أو بالأحرى، نظام نجمة مزدوجةو Alpha و Proxima Centauri بعيدان جدًا لدرجة أن الضوء الصادر منهما يصل إلى تلسكوباتنا بعد أربع سنوات فقط من إطلاقهما. وما زالت هذه الأجرام السماوية هي الأقرب إلينا. الضوء من الطرف الآخر درب التبانةينفق أكثر من مائة ألف سنة للوصول إلينا.
بطريقة أو بأخرى، في حياتنا اليومية نقيس المسافات: إلى أقرب سوبر ماركت، إلى منزل أحد الأقارب في مدينة أخرى، إلى، وما إلى ذلك. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر باتساع الفضاء الخارجي، يتبين أن استخدام قيم مألوفة مثل الكيلومترات هو أمر غير عقلاني للغاية. والنقطة هنا ليست فقط في صعوبة إدراك القيم العملاقة الناتجة، بل في عدد الأرقام الموجودة فيها. حتى كتابة الكثير من الأصفار سوف تصبح مشكلة. على سبيل المثال، أقصر مسافة من المريخ إلى الأرض هي 55.7 مليون كيلومتر. ستة أصفار! لكن الكوكب الأحمر هو أحد أقرب جيراننا في السماء. كيف يمكن استخدام الأرقام المرهقة التي تنتج عند حساب المسافة حتى إلى أقرب النجوم؟ والآن نحتاج إلى قيمة مثل السنة الضوئية. كم هو متساو؟ دعونا معرفة ذلك الآن.
ويرتبط مفهوم السنة الضوئية أيضًا ارتباطًا وثيقًا بالفيزياء النسبية، حيث تم تأسيس الارتباط الوثيق والاعتماد المتبادل بين المكان والزمان في بداية القرن العشرين، عندما انهارت المسلمات الميكانيكا النيوتونية. قبل قيمة المسافة هذه، كانت هناك وحدات ذات نطاق أكبر في النظام
تم تشكيلها بكل بساطة: كل واحدة لاحقة كانت عبارة عن مجموعة من الوحدات ذات ترتيب أصغر (السنتيمترات، الأمتار، الكيلومترات، وما إلى ذلك). وفي حالة السنة الضوئية، كانت المسافة مرتبطة بالزمن. العلم الحديثومن المعروف أن سرعة انتشار الضوء في الفراغ ثابتة. علاوة على ذلك، فهي كذلك السرعة القصوىفي الطبيعة، مقبولة في الفيزياء النسبية الحديثة. كانت هذه الأفكار هي التي شكلت أساس المعنى الجديد. السنة الضوئية تساوي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء في أرض واحدة تقويم سنوي. بالكيلومترات تبلغ حوالي 9.46 * 10 15 كيلومترًا. ومن المثير للاهتمام أن الفوتون يقطع المسافة إلى أقرب قمر في 1.3 ثانية. إنها حوالي ثماني دقائق إلى الشمس. لكن أقرب النجوم التاليين، ألفا، يقع بالفعل على بعد حوالي أربع سنوات ضوئية.
مجرد مسافة رائعة. هناك قدر أكبر من الفضاء في الفيزياء الفلكية. السنة الضوئية تساوي حوالي ثلث الفرسخ الفلكي، وهي وحدة أكبر لقياس المسافات بين النجوم.
سرعة انتشار الضوء في ظل ظروف مختلفة
بالمناسبة، هناك أيضًا مثل هذه الميزة التي تستطيع الفوتونات القيام بها بسرعات مختلفةتنتشر في بيئات مختلفة. نحن نعلم بالفعل مدى سرعة طيرانها في الفراغ. وعندما يقولون إن السنة الضوئية تساوي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة، فإنهم يقصدون الفارغة تماما فضاء. ومع ذلك، فمن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه في ظل ظروف أخرى قد تكون سرعة الضوء أقل. على سبيل المثال، في بيئة الهواءتنتشر الفوتونات بسرعة أقل قليلاً من سرعة انتشارها في الفراغ. أي واحد يعتمد على الحالة المحددة للغلاف الجوي. وبالتالي، في بيئة مليئة بالغاز، ستكون السنة الضوئية أصغر إلى حد ما. ومع ذلك، فإنه لن يختلف بشكل كبير عن المقبول.