شارك مقالاتنا!

سنة ضوئية

أثناء استكشاف كوكبهم، احتاج الناس إلى تدابير مختلفة لقياس المسافات والقطاعات. في البداية، كانت مقاييس الطول غير دقيقة بسبب دول مختلفةوكانت هناك طرقهم الخاصة للقياس. فقط في عام 1791 قدم علماء من فرنسا مقياسًا لا يزال يستخدم حتى يومنا هذا - المتر (من اليونانية - "القياس").
ولكن في بداية القرن العشرين، بدأ الناس يحولون انتباههم إلى استكشاف الفضاء. وحقيقة أن الكون لديه مسافات لا تصدق، موجودة بالفعل النظام المتريتبين أنها غير مناسبة لقياس مثل هذا مسافات طويلة. من الممكن قياس المسافة من كوكبنا إلى القمر أو المريخ بالكيلومترات، ولكن إذا قمت بقياس المسافات إلى الكواكب الأخرى، أو حتى النجوم، فسيحتوي الرقم على عدد لا يصدق من الأصفار.
ومن ثم قرر العلماء إدخال مصطلح "السنوات الضوئية".

كم سنة ضوئية ذلك؟

في ثانية واحدة فقط، تقطع فوتونات الضوء مسافة 300 ألف كيلومتر. السنة الضوئية هي عدد الكيلومترات التي يقطعها الضوء خلال 12 شهرًا. بالكيلومترات سيكون - 9،460،730،472،580.8 كيلومتر ≈ 9.46 1015.
بالطبع، يعد استخدام مصطلح "السنوات الضوئية" أكثر ملاءمة من استخدام كيلومترات ضخمة. ولكن بالطبع هناك القيم التقريبية:
1 ضوء الثانية≈ 300 ألف كيلومتر.
1 دقيقة ضوئية ≈ 18 مليون كيلومتر.
1 ساعة ضوئية ≈ 1,080,000,000 كيلومتر.
1 يوم ضوئي ≈ 26.000.000.000 كيلومتر.
1 أسبوع ضوئي ≈ 181.000.000.000 كيلومتر.
1 شهر ضوئي ≈ 790.000.000.000 كيلومتر.

كم ثمن؟

نحن نفترض أن المركبة الفضائية تطير من المركز الثالث سرعة الهروب(حوالي 16.8 كيلومترًا في الثانية)، وبعد 18 ألف سنة ستطير السفينة سنة ضوئية واحدة. ومجرتنا درب التبانة، والتي يبلغ قطرها حوالي مائة ألف سنة ضوئية، وسوف تطير السفينة في ما يقرب من 2 مليار سنة!
أقرب نجم إلى الشمس هو بروكسيما سنتوري. وتقع على مسافة حوالي أربع سنوات ضوئية. إذا قمت بحسابه بالكيلومترات، فسيظهر أن الرقم كبير جدًا.
لكن إذا قارنا المسافة من بروكسيما سنتوري إلى أقرب مجرة، وهي سديم المرأة المسلسلة، يتبين أن النجم قريب جدًا، حيث تقع المرأة المسلسلة على بعد مليونين ونصف مليون سنة ضوئية من درب التبانة. مركبة فضائيةسوف تكون قادرة على الوصول إلى هناك في 35 مليار سنة.

ما فائدة السنوات الضوئية أيضًا؟

يساعدنا استخدام السنوات الضوئية على فهم أين يمكننا أن نحاول العثور على حضارات ذكية في الكون. هذه هي الطريقة التي يحدد بها العلماء أين يكون من المنطقي إرسال إشارات الراديو وأين لا.
كيف تعمل: سرعة الضوء تساوي سرعة إشارة الراديو، وتبين أن إرسال الرسائل إلى حيث ستصل بعد آلاف، أو حتى مليارات السنين، لا فائدة منه على الإطلاق. من المنطقي البحث عن "الجيران" من خلال إشارة مرسلة تدوم حياة إنسان واحدة على الأقل.

كما تعلمون، لقياس المسافات من الشمس إلى الكواكب، وكذلك بين الكواكب، توصل العلماء إلى الوحدة الفلكية. ما هذا سنة ضوئية?

بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أن السنة الضوئية هي أيضا وحدة قياس مقبولة في علم الفلك، ولكن ليس الوقت (كما قد يبدو، إذا حكمنا من خلال معنى كلمة "السنة")، ولكن المسافة.

كم تساوي السنة الضوئية؟

وعندما تمكن العلماء من حساب المسافات إلى أقرب النجوم، أصبح من الواضح أن الوحدة الفلكية غير ملائمة للاستخدام في العالم النجمي. لنفترض كبداية أن المسافة من الشمس إلى أقرب نجمحوالي 4.5 سنة ضوئية. وهذا يعني أن الضوء من شمسنا إلى أقرب نجم (بالمناسبة، يسمى بروكسيما سنتوري) يستغرق 4.5 سنة للسفر! كم تبعد هذه المسافة؟ دعونا لا نمل أحدًا من الرياضيات، دعنا نلاحظ أنه في الثانية، تطير جزيئات الضوء مسافة 300 ألف كيلومتر. أي أنك إذا أرسلت إشارة بمصباح يدوي نحو القمر، فسيتم رؤية هذا الضوء هناك في أقل من ثانية ونصف. ينتقل الضوء من الشمس إلى الأرض في 8.5 دقيقة. إذن، ما هي المدة التي تقطعها أشعة الضوء في السنة؟

دعنا نقول على الفور: السنة الضوئية تساوي حوالي 10 تريليون كيلومتر(التريليون هو واحد متبوعًا باثني عشر صفرًا). بتعبير أدق، 9,460,730,472,581 كيلومترًا. وإذا أعيد حسابها بالوحدات الفلكية، فسيكون 67000 تقريبًا، وهذا فقط لأقرب نجم!

ومن الواضح أنه في عالم النجوم والمجرات الوحدة الفلكية لا تصلح للقياسات. من الأسهل العمل في الحسابات بالسنوات الضوئية.

قابلية التطبيق في عالم النجوم

على سبيل المثال، المسافة من الأرض إلى ألمع نجم في السماء، سيريوس، هي 8 سنوات ضوئية. والمسافة من الشمس إلى نجم الشمالحوالي 600 سنة ضوئية. أي أن الضوء القادم منا يصل إلى هناك خلال 600 عام. سيكون هذا حوالي 40 مليون وحدة فلكية. وللمقارنة نشير إلى أن حجم (قطر) مجرتنا – درب التبانة – يبلغ حوالي 100 ألف سنة ضوئية. أقرب جيراننا هو مجرة حلزونيةوالذي يسمى بسديم المرأة المسلسلة، ويبعد عن الأرض مسافة 2.52 مليون سنة ضوئية. من غير المناسب جدًا الإشارة إلى ذلك بالوحدات الفلكية. لكن هناك أجسامًا في الكون تبعد عنا عمومًا 15 مليار سنة ضوئية. وبالتالي فإن نصف قطر الكون المرئي هو 13.77 مليار سنة ضوئية. أ الكون الكاملكما هو معروف، يمتد إلى ما هو أبعد من الجزء الملحوظ.

بالمناسبة، قطر الكون المرئي ليس مرتين على الإطلاق أكبر من نصف القطر، كما قد تعتقد. الشيء هو أنه مع مرور الوقت، يتوسع الفضاء. تلك الأجسام البعيدة التي أصدرت الضوء قبل 13.77 مليار سنة، طارت بعيدًا عنا. واليوم يبعدون عنا أكثر من 46.5 مليار سنة ضوئية. مضاعفة هذا يعطينا 93 مليار سنة ضوئية. هذا هو القطر الحقيقي للكون المرئي. لذا فإن حجم الجزء من الفضاء الذي تتم ملاحظته (والذي يسمى أيضًا Metagalaxy) يتزايد طوال الوقت.

إن قياس هذه المسافات بالكيلومترات أو الوحدات الفلكية ليس له أي معنى. لأكون صادقًا، السنوات الضوئية لا تناسب هنا أيضًا. لكن لا شيء أشخاص أفضللم أحسب ذلك بعد. الأرقام ضخمة جدًا بحيث لا يمكن التعامل معها إلا بواسطة جهاز كمبيوتر.

تعريف وجوهر السنة الضوئية

هكذا، السنة الضوئية (السنة الضوئية) هي وحدة الطول، وليس الزمن، التي تمثل المسافة المقطوعة شعاع الشمسفي السنة أي 365 يوما. وحدة القياس هذه ملائمة جدًا لوضوحها. يسمح لك بالإجابة على السؤال، بعد أي فترة من الوقت يمكنك أن تتوقع الإجابة إذا قمت بالإرسال رسالة كهرومغناطيسية. وإذا كانت هذه الفترة طويلة جدًا (ألف سنة مثلاً)، فلا فائدة من مثل هذه الأفعال.

هذا هو التعريف الذي يوصى باستخدامه في الأدبيات العلمية الشعبية. في الأدب المهنيللتعبير عن مسافات كبيرة بدلا من ذلك 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%. وبما أن وحدة المسافة هذه لا تستخدم للقياسات 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 ثانية ضوئية = 299,792.458 كم (تمامًا)
• 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	أجهزة سلسلة Pioneer وVoyager تحلق أبعد من ذلك النظام الشمسيوخلال حوالي 30 عامًا منذ الإطلاق، انتقلوا إلى مسافة حوالي مائة وحدة فلكية من الشمس، ويبلغ زمن استجابتهم للطلبات الواردة من الأرض حوالي 14 ساعة.
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. سنة
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	أقرب مجرة ​​حلزونية إلينا، 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. تم حسابه من عمر الكون و السرعة القصوىنقل 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.

انظر أيضا

روابط

1. المنظمة الدولية للتوحيد القياسي. 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 S.g تساوي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة. 1 س.ج = 0.3068 فرسخ فلكي = 9.4605 1015 مالقاموس الموسوعي . م.:. الموسوعة السوفيتيةرئيس التحرير ايه ام بروخوروف... ...

الموسوعة الفيزيائية السنة الضوئية، وحدة القياس, المسافة الفلكيةيساوي المسافة ، الذي يمر من خلاله الضوءالفضاء الخارجي أو في فراغ لأحدالسنة 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. وتبلغ المسافة إلى 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؟

سنة ضوئيةالقاموس الموسوعي الكبير - 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...

سنة ضوئيةالقاموس الموسوعي - وحدة مسافة تساوي المسار الذي يقطعه الضوء في سنة واحدة. السنة الضوئية تساوي 0.3 فرسخ فلكي.. المفاهيمالعلوم الطبيعية الحديثة

. معجم المصطلحات الأساسية دورة المدرسةالفيزياء، وخاصة ذلك القسم الذي يتعلق بسرعة الضوء. إذن، سرعة الضوء في الفراغ، حيث لا يتم التأثير عليها عوامل مختلفة، مثل الجاذبية و المجالات المغناطيسيةوالجسيمات العالقة، والانكسار في وسط شفاف، وما إلى ذلك، هو 299,792.5 كيلومترًا في الثانية. عليك أن تفهم ذلك في في هذه الحالةبالضوء نعني المدرك رؤية الإنسان.

أقل وحدات معروفةقياسات المسافة هي الشهر الخفيف والأسبوع واليوم والساعة والدقيقة والثانية.

لفترة طويلة، كان الضوء يعتبر كمية لا نهائية، وكان أول من قام بحساب السرعة التقريبية لأشعة الضوء في الفراغ هو الفلكي أولاف رومر في منتصف القرن السابع عشرقرن. بالطبع، كانت بياناته تقريبية للغاية، لكن حقيقة تحديد قيمة السرعة النهائية مهمة. وفي عام 1970، تم تحديد سرعة الضوء بحدود متر واحد في الثانية. ولم يتم بعد التوصل إلى نتائج أكثر دقة، حيث ظهرت مشاكل مع خطأ معيار العداد.

السنة الضوئية والمسافات الأخرى

وبما أن المسافات هائلة، فإن قياسها بالوحدات التقليدية سيكون غير منطقي وغير مريح. وبناء على هذه الاعتبارات تم تقديم اعتبار خاص وهو السنة الضوئية، أي المسافة التي يقطعها الضوء فيما يسمى بالسنة الضوئية. السنة اليوليانية(يساوي 365.25 يومًا). وبالنظر إلى أن كل يوم يحتوي على 86400 ثانية، فيمكن حساب أنه خلال عام يقطع شعاع الضوء مسافة تزيد قليلاً عن 9.4 كيلومتر. تبدو هذه القيمة هائلة، لكن على سبيل المثال المسافة إلى أقرب نجم إلى الأرض، بروكسيما سنتوري، هي 4.2 سنة، وقطر مجرة ​​درب التبانة يتجاوز 100 ألف سنة ضوئية، أي الملاحظات البصرية التي يمكن إجراؤها الآن تعكس صورة كانت موجودة منذ مئات الآلاف من السنين.

يقطع شعاع الضوء المسافة من الأرض إلى القمر في حوالي ثانية واحدة، ولكن ضوء الشمسيستغرق الوصول إلى كوكبنا أكثر من ثماني دقائق.

في الفيزياء الفلكية المهنية، نادرا ما يستخدم مفهوم السنة الضوئية. يستخدم العلماء في المقام الأول وحدات مثل الفرسخ الفلكي والوحدة الفلكية. الفرسخ الفلكي هو المسافة إلى النقطة الوهمية التي يُرى منها نصف قطر مدار الأرض بزاوية ثانية قوسية واحدة (1/3600 درجة). ويسمى متوسط ​​نصف قطر المدار، أي المسافة من الأرض إلى الشمس، بالوحدة الفلكية. والفرسخ الفلكي يساوي حوالي ثلاث سنوات ضوئية أو 30.8 تريليون كيلومتر. والوحدة الفلكية تساوي تقريباً 149.6 مليون كيلومتر.

ويستخدم علماء الفلك في حساباتهم وحدات قياس خاصة ليست واضحة دائمًا الناس العاديين. وهذا أمر مفهوم، لأنه لو تم قياس المسافات الكونية بالكيلومترات، لأبهرت عيناك عدد الأصفار. لذلك، لقياس المسافات الكونيةفمن المعتاد استخدام الكثير كميات كبيرة: الوحدة الفلكية والسنة الضوئية والفرسخ الفلكي.

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 الأرضإلى الشمس. 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 للمرء أن يعتقد ذلك نحن نتحدث عنهعن 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. لكي نتصور هذه المسافة الهائلة، دعونا 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 فلكي دنماركي يدعى أولي رومر أن خسوفات أحد أقمار المشتري بدأت تتأخر، وحدث هذا بالضبط عندما كانت الأرض تتجه في مدارها نحوها. الجانب الآخرالشمس 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. إنه يساوي إزاحة النجم على خلفية الآخرين الأجرام السماويةبمقدار 1 بوصة عندما يتم إزاحة المراقب بمقدار نصف قطر واحد