Ved at udforske deres egen planet gennem hundreder af år opfandt folk flere og flere nye systemer til måling af afstandssegmenter. Som et resultat blev det besluttet at betragte en meter som den universelle længdeenhed og måle den lange afstand i kilometer.
Men fremkomsten af det tyvende århundrede stillede menneskeheden over for et nyt problem. Folk begyndte omhyggeligt at studere rummet - og det viste sig, at universets udstrækning er så stor, at kilometer simpelthen ikke er egnet her. I konventionelle enheder kan du stadig udtrykke afstanden fra Jorden til Månen eller fra Jorden til Mars. Men hvis du forsøger at bestemme, hvor mange kilometer den nærmeste stjerne er fra vores planet, "overvokser" tallet med et ufatteligt antal decimaler.
Hvad er 1 lysår lig med?
Det blev tydeligt, at der skulle en ny måleenhed til for at udforske rummets rum – og lysåret blev det. På et sekund rejser lyset 300.000 kilometer. Lysår - dette er den afstand, som lyset vil rejse på præcis et år - og oversat til et mere velkendt talsystem er denne afstand lig med 9.460.730.472.580,8 kilometer. Det er klart, at det er meget mere bekvemt at bruge det lakoniske "et lysår" end at bruge denne enorme figur i beregninger hver gang.
Af alle stjerner er Proxima Centauri tættest på os - den er "kun" 4,22 lysår væk. Målt i kilometer vil tallet naturligvis være ufatteligt stort. Alt er dog lært i sammenligning – hvis man tænker på, at den nærmeste galakse kaldet Andromeda er hele 2,5 millioner lysår væk fra Mælkevejen, begynder ovennævnte stjerne virkelig at virke som en meget tæt nabo.
Brug af lysår hjælper i øvrigt forskerne med at forstå, i hvilke hjørner af universet det giver mening at lede efter intelligent liv, og hvor det er fuldstændig nytteløst at sende radiosignaler. Når alt kommer til alt, svarer et radiosignals hastighed til lysets hastighed - følgelig vil en hilsen sendt mod en fjern galakse først nå sin destination efter millioner af år. Det er mere rimeligt at forvente et svar fra tættere "naboer" - objekter, hvis hypotetiske svarsignaler vil nå jordiske enheder i det mindste i løbet af en persons levetid.
1 lysår er hvor mange jordår?
Der er en udbredt misforståelse om, at lysåret er en tidsenhed. Faktisk er dette ikke sandt. Udtrykket har intet med jordiske år at gøre, korrelerer ikke med dem på nogen måde og refererer udelukkende til den afstand, som lyset rejser i et jordisk år.
På den ene eller anden måde måler vi i vores daglige liv afstande: til det nærmeste supermarked, til en pårørendes hus i en anden by, til og så videre. Men når det kommer til det ydre rums enorme omfang, viser det sig, at det er ekstremt irrationelt at bruge velkendte værdier som kilometer. Og pointen her er ikke kun i vanskeligheden ved at opfatte de resulterende gigantiske værdier, men i antallet af tal i dem. Selv at skrive så mange nuller vil blive et problem. For eksempel er den korteste afstand fra Mars til Jorden 55,7 millioner kilometer. Seks nuller! Men den røde planet er en af vores nærmeste naboer på himlen. Hvordan bruger man de besværlige tal, der opstår, når man beregner afstanden selv til de nærmeste stjerner? Og lige nu har vi brug for sådan en værdi som et lysår. Hvor meget er det lige? Lad os finde ud af det nu.
Begrebet lysår er også tæt knyttet til den relativistiske fysik, hvor den tætte forbindelse og den gensidige afhængighed af rum og tid blev etableret i begyndelsen af det 20. århundrede, da postulaterne fra newtonsk mekanik brød sammen. Før denne afstandsværdi, større skalaenheder i systemet
blev dannet ganske enkelt: hver efterfølgende var en samling af enheder af en mindre orden (centimeter, meter, kilometer og så videre). I tilfælde af et lysår var afstanden bundet til tiden. Moderne videnskab ved, at lysets udbredelseshastighed i et vakuum er konstant. Desuden er det den maksimale hastighed i naturen, der er tilladt i moderne relativistisk fysik. Det var disse ideer, der dannede grundlaget for den nye betydning. Et lysår er lig med den afstand, en lysstråle tilbagelægger i et jordkalenderår. I kilometer er det cirka 9,46 * 10 15 kilometer. Interessant nok rejser en foton afstanden til den nærmeste måne på 1,3 sekunder. Det er omkring otte minutter til solen. Men de næstnærmeste stjerner, Alpha, er allerede omkring fire lysår væk.
Bare en fantastisk afstand. Der er et endnu større mål af plads i astrofysikken. Et lysår er lig med omkring en tredjedel af en parsec, en endnu større måleenhed for interstellare afstande.
Lysets spredningshastighed under forskellige forhold
Der er i øvrigt også sådan en funktion, at fotoner kan forplante sig med forskellige hastigheder i forskellige miljøer. Vi ved allerede, hvor hurtigt de flyver i et vakuum. Og når de siger, at et lysår er lig med den afstand, lyset dækker på et år, så mener de det tomme ydre rum. Det er dog interessant at bemærke, at under andre forhold kan lysets hastighed være lavere. For eksempel i luft spredes fotoner med en lidt lavere hastighed end i vakuum. Hvilken afhænger af atmosfærens specifikke tilstand. I et gasfyldt miljø ville lysåret således være noget mindre. Den vil dog ikke adskille sig væsentligt fra den accepterede.
Som du ved, for at måle afstandene fra Solen til planeterne, såvel som mellem planeterne, kom forskerne med en astronomisk enhed. Hvad er det lysår?
Først og fremmest skal det bemærkes, at lysåret også er en måleenhed, der er vedtaget i astronomi, men ikke af tid (som det kan se ud, at dømme efter betydningen af ordet "år"), men af afstand.
Hvad er et lysår lig med?
Da det lykkedes forskerne at beregne afstandene til de nærmeste stjerner, blev det tydeligt, at den astronomiske enhed var ubelejlig til brug i stjerneverdenen. Lad os først sige, at afstanden fra Solen til den nærmeste stjerne er cirka 4,5 lysår. Det betyder, at lyset fra vores Sol til den nærmeste stjerne (den hedder i øvrigt Proxima Centauri) tager 4,5 år at rejse! Hvor langt er denne afstand? Lad os ikke kede nogen med matematik, lad os bare bemærke, at på et sekund flyver partikler af lys 300.000 kilometer. Det vil sige, at hvis du sender et signal med en lommelygte mod Månen, vil dette lys kunne ses der på mindre end halvandet sekund. Lys rejser fra Solen til Jorden på 8,5 minutter. Hvor længe rejser lysstrålerne så på et år?
Lad os sige med det samme: et lysår er cirka 10 billioner kilometer(en billion er en efterfulgt af tolv nuller). Mere præcist 9.460.730.472.581 kilometer. Hvis det omregnes i astronomiske enheder, vil det være cirka 67.000. Og dette er kun for den nærmeste stjerne!
Det er klart, at i stjernernes og galaksernes verden er den astronomiske enhed ikke egnet til målinger. Det er nemmere at operere i beregninger med lysår.
Anvendelighed i stjerneverdenen
For eksempel er afstanden fra Jorden til den klareste stjerne på himlen, Sirius, 8 lysår. Og afstanden fra Solen til Nordstjernen er omkring 600 lysår. Det vil sige, at lys fra os kommer dertil om 600 år. Dette ville være cirka 40 millioner astronomiske enheder. Til sammenligning gør vi opmærksom på, at størrelsen (diameteren) af vores galakse - Mælkevejen - er omkring 100.000 lysår. Vores nærmeste nabo, en spiralgalakse kaldet Andromedatågen, er 2,52 millioner lysår væk fra Jorden. Det er meget ubelejligt at angive dette i astronomiske enheder. Men der er objekter i universet, som generelt er 15 milliarder lysår væk fra os. Radius af det observerbare univers er således 13,77 milliarder lysår. Og det komplette univers strækker sig som bekendt ud over den observerbare del.
Forresten er diameteren af det observerbare univers slet ikke 2 gange større end radius, som du måske tror. Sagen er, at rummet udvider sig med tiden. Disse fjerne objekter, der udsendte lys for 13,77 milliarder år siden, er fløjet endnu længere væk fra os. I dag er de mere end 46,5 milliarder lysår væk. En fordobling af dette giver os 93 milliarder lysår. Dette er den sande diameter af det observerbare univers. Så størrelsen af den del af rummet, der bliver observeret (og som også kaldes Metagalaksen) stiger hele tiden.
At måle sådanne afstande i kilometer eller astronomiske enheder giver ingen mening. For at være ærlig passer lysår heller ikke helt her. Men folk har endnu ikke fundet på noget bedre. Tallene er så store, at kun en computer kan håndtere dem.
Definition og essens af lysår
Dermed, lysår (lysår) er en længdeenhed, ikke tid, som repræsenterer afstanden tilbagelagt af en solstråle i et år, det vil sige i 365 dage. Denne måleenhed er meget praktisk på grund af dens klarhed. Det giver dig mulighed for at besvare spørgsmålet, efter hvilket tidsrum du kan forvente et svar, hvis du sender en elektromagnetisk besked til en bestemt stjerne. Og hvis denne periode er for lang (for eksempel tusind år), så er der ingen mening i sådanne handlinger.
Sikkert, efter at have hørt i en eller anden science fiction actionfilm et udtryk a la "tyve til Tatooine lysår", stillede mange legitime spørgsmål. Jeg vil nævne nogle af dem:
Er et år ikke en tid?
Hvad er det så lysår?
Hvor mange kilometer er det?
Hvor lang tid vil det tage at overvinde lysår rumskib med jorden?
Jeg besluttede at afsætte dagens artikel til at forklare betydningen af denne måleenhed, sammenligne den med vores sædvanlige kilometer og demonstrere den skala, den fungerer Univers.
Virtuel racer.
Lad os forestille os en person, der i strid med alle reglerne, skynder sig langs en motorvej med en hastighed på 250 km/t. Om to timer skal den tilbagelægge 500 km, og på fire – hele 1000. Medmindre den selvfølgelig styrter ned i processen...
Det ser ud til, at dette er hastighed! Men for at kunne sejle rundt om hele kloden (≈ 40.000 km), vil vores racer have brug for 40 gange mere tid. Og dette er allerede 4 x 40 = 160 timer. Eller næsten en hel uges uafbrudt kørsel!
I sidste ende vil vi dog ikke sige, at han tilbagelagde 40.000.000 meter. Fordi dovenskab altid har tvunget os til at opfinde og bruge kortere alternative måleenheder.
Begrænse.
Fra et skolefysikkursus burde alle vide, at den hurtigste rytter i Univers- lys. På et sekund dækker dens stråle en afstand på cirka 300.000 km, og dermed vil den cirkle rundt om kloden på 0,134 sekunder. Det er 4.298.507 gange hurtigere end vores virtuelle racer!
Fra jorden Før Måne lyset når i gennemsnit 1,25 s, op til Sol dens stråle når på lidt mere end 8 minutter.
Kolossalt, ikke? Men eksistensen af hastigheder større end lysets hastighed er endnu ikke bevist. Derfor besluttede den videnskabelige verden, at det ville være logisk at måle kosmiske skalaer i enheder, som en radiobølge (hvilket lys især er) rejser over bestemte tidsintervaller.
Afstande.
Dermed, lysår- intet andet end den afstand, som en lysstråle tilbagelægger på et år. På interstellare skalaer giver det ikke meget mening at bruge afstandsenheder, der er mindre end dette. Og alligevel er de der. Her er deres omtrentlige værdier:
1 lyssekund ≈ 300.000 km;
1 lysminut ≈ 18.000.000 km;
1 lys time ≈ 1.080.000.000 km;
1 lys dag ≈ 26.000.000.000 km;
1 lys uge ≈ 181.000.000.000 km;
1 lys måned ≈ 790.000.000.000 km.
Lad os nu, så du forstår, hvor tallene kommer fra, beregne, hvad en er lig med lysår.
Der er 365 dage i et år, 24 timer i et døgn, 60 minutter i en time og 60 sekunder i et minut. Et år består således af 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekunder. På et sekund rejser lyset 300.000 km. Derfor vil dens stråle om et år dække en afstand på 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.
Dette tal lyder således: NI TRILLIONER, FIRE HUNDREDE OG 60 MILLIONER OG otte HUNDREDE MILLIONER kilometer.
Selvfølgelig den nøjagtige betydning lysår lidt anderledes end vi beregnede. Men når man skal beskrive afstande til stjerner i populærvidenskabelige artikler, er den højeste nøjagtighed i princippet ikke nødvendig, og hundrede eller to millioner kilometer vil ikke spille en særlig rolle her.
Lad os nu fortsætte vores tankeeksperimenter...
Vægt.
Lad os antage, at moderne rumskib blade solsystem med den tredje flugthastighed (≈ 16,7 km/s). Først lysår han vil overvinde det om 18.000 år!
4,36 lysår til det nærmeste stjernesystem til os ( Alpha Centauri, se billedet i begyndelsen) det vil overvinde om omkring 78 tusind år!
Vores Mælkevejen galakse med en diameter på ca. 100.000 lysår, vil den krydse om 1 milliard 780 millioner år.
