Oma planeeti uurides leiutasid inimesed sadade aastate jooksul üha uusi ja uusi süsteeme vahemaa segmentide mõõtmiseks. Selle tulemusena otsustati kaaluda universaalne üksusühe meetri pikkune ja suur tee mõõdetuna kilomeetrites.
Kuid kahekümnenda sajandi tulek pani inimkonna vastamisi uus probleem. Inimesed hakkasid hoolikalt kosmost uurima – ja selgus, et Universumi avarus on nii suur, et kilomeetrid siia lihtsalt ei sobi. Tavalistes ühikutes saate siiski väljendada kaugust Maast Kuuni või Maast Marsini. Kuid kui proovite kindlaks teha, mitu kilomeetrit on lähim täht meie planeedist, "kasvab see arv" kujuteldamatu arvu komakohtadega.
Millega võrdub 1 valgusaasta?
Selgus, et kosmoseruumide uurimiseks on vaja uut mõõtühikut – ja selleks sai valgusaasta. Ühe sekundi jooksul läbib valgus 300 000 kilomeetrit. Valgusaasta - see on vahemaa, mille valgus läbib täpselt ühe aastaga – tuttavamasse numbrisüsteemi tõlgituna võrdub see vahemaa 9 460 730 472 580,8 kilomeetriga. On selge, et lakoonilise “ühe valgusaasta” kasutamine on palju mugavam kui seda tohutut arvu arvutustes iga kord kasutada.
Kõigist tähtedest on Proxima Centauri meile kõige lähemal - see on "ainult" 4,22 valgusaasta kaugusel. Muidugi kilomeetrite arvestuses on see näitaja kujuteldamatult suur. Võrdluses saab aga kõike õppida – kui seda arvestada lähim galaktika Andromeeda on Linnuteest ilmatu 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel, eelmainitud täht hakkab tõepoolest tunduma väga lähedase naabrina.
Muide, valgusaastate kasutamine aitab teadlastel mõista, millistesse universumi nurkadesse on mõtet vaadata intelligentne elu, ja kuhu raadiosignaale saata, on täiesti kasutu. Raadiosignaali kiirus on ju sarnane valguse kiirusega – vastavalt sellele jõuab kauge galaktika poole saadetud tervitus sihtkohta alles miljonite aastate pärast. Vastust on mõistlikum oodata lähematelt “naabritelt” – objektidelt, kelle hüpoteetilised vastusesignaalid jõuavad. maised seadmed vähemalt inimese elu jooksul.
Mitu Maa-aastat on 1 valgusaasta?
Levinud on eksiarvamus, et valgusaasta on ajaühik. Tegelikult pole see tõsi. Sellel terminil pole maiste aastatega mingit pistmist, see ei ole nendega kuidagi korrelatsioonis ja viitab ainult vahemaale, mille valgus ühe maise aasta jooksul läbib.
Ühel või teisel viisil minus Igapäevane elu mõõdame vahemaid: lähimasse supermarketisse, sugulase majja teises linnas, kuni ja nii edasi. Kui aga rääkida avakosmose avarustest, siis selgub, et tuttavate väärtuste nagu kilomeetrite kasutamine on äärmiselt irratsionaalne. Ja siin pole mõtet mitte ainult saadud hiiglaslike väärtuste tajumise raskustes, vaid nendes olevate arvude arvus. Isegi nii paljude nullide kirjutamine muutub probleemiks. Näiteks lühim vahemaa Marsist Maani on 55,7 miljonit kilomeetrit. Kuus nulli! Kuid punane planeet on üks meie lähimaid naabreid taevas. Kuidas kasutada kohmakaid numbreid, mis tekivad kauguse arvutamisel isegi lähimate tähtedeni? Ja praegu on meil vaja sellist väärtust nagu valgusaasta. Kui palju see on võrdne? Mõtleme selle nüüd välja.
Valgusaasta mõiste on tihedalt seotud ka relativistliku füüsikaga, milles ruumi ja aja tihe seos ja vastastikune sõltuvus tekkis 20. sajandi alguses, kui postulaadid kokku varisesid. Newtoni mehaanika. Enne seda kauguse väärtust on süsteemis suuremad mõõtühikud
moodustati üsna lihtsalt: iga järgnev oli kogum väiksemat järku ühikuid (sentimeetrid, meetrid, kilomeetrid jne). Juhul kui valgusaastad distants oli seotud ajaga. Kaasaegne teadus Teatavasti on valguse levimise kiirus vaakumis konstantne. Pealegi ta on maksimaalne kiirus looduses, vastuvõetav kaasaegses relativistlikus füüsikas. Just need ideed olid uue tähenduse aluseks. Valgusaasta võrdne vahemaaga, mille valguskiir ühes maises liigub kalendriaasta. Kilomeetrites on see ligikaudu 9,46 * 10 15 kilomeetrit. Huvitaval kombel läbib footon vahemaa lähima Kuuni 1,3 sekundiga. Päikeseni on umbes kaheksa minutit. Järgmised lähimad tähed Alfa on aga juba umbes nelja valgusaasta kaugusel.
Lihtsalt fantastiline vahemaa. Astrofüüsikas on ruumi veelgi suurem mõõde. Valgusaasta võrdub umbes ühe kolmandikuga parsekist, mis on tähtedevaheliste kauguste jaoks veelgi suurem mõõtühik.
Valguse levimise kiirus erinevates tingimustes
Muide, on ka selline omadus, mida footonid suudavad erinevatel kiirustel levinud erinevates keskkondades. Me juba teame, kui kiiresti nad vaakumis lendavad. Ja kui nad ütlevad, et valgusaasta on võrdne vahemaaga, mille valgus aastas läbib, siis mõeldakse täpselt tühja ruumi. Siiski on huvitav märkida, et muudel tingimustel võib valguse kiirus olla väiksem. Näiteks sisse õhukeskkond footonid hajuvad veidi väiksema kiirusega kui vaakumis. Milline neist sõltub atmosfääri konkreetsest olekust. Seega oleks gaasiga täidetud keskkonnas valgusaasta mõnevõrra väiksem. Siiski ei erineks see oluliselt aktsepteeritust.
Nagu teate, tulid teadlased välja astronoomilise ühiku, et mõõta kaugusi Päikesest planeetideni, aga ka planeetide vahel. Mis see on valgusaasta?
Kõigepealt tuleb märkida, et valgusaasta on ka astronoomias omaks võetud mõõtühik, kuid mitte aja (nagu võib tunduda sõna “aasta” tähenduse järgi), vaid kauguse mõõtühik.
Millega võrdub valgusaasta?
Kui teadlastel õnnestus arvutada kaugused kuni lähimate tähtedeni, sai selgeks, et tähemaailmas on astronoomiline üksus kasutamiseks ebamugav. Alustuseks oletame, et kaugus Päikesest lähima täheni on ligikaudu 4,5 valgusaastat. See tähendab, et valgusel meie Päikeselt lähima täheni (muide, seda nimetatakse Proxima Centauriks) kulub reisimiseks 4,5 aastat! Kui kaugel see vahemaa on? Ärgem tüütagem kedagi matemaatikaga, pangem tähele, et sekundiga lendavad valgusosakesed 300 000 kilomeetrit. Ehk kui saata taskulambiga signaal Kuu poole, on see valgus seal näha vähem kui pooleteise sekundiga. Valgus liigub Päikeselt Maale 8,5 minutiga. Kui kaua siis valguskiired aastas lendavad?
Ütleme kohe: valgusaasta on ligikaudu 10 triljonit kilomeetrit(triljon on üks, millele järgneb kaksteist nulli). Täpsemalt 9 460 730 472 581 kilomeetrit. Kui teisendada astronoomilised ühikud, siis on see ligikaudu 67 000. Ja see on ainult lähima tähe täpsusega!
On selge, et tähtede ja galaktikate maailmas astronoomiline ühik mõõtmiseks ei sobi. Valgusaastatega on arvutustes lihtsam opereerida.
Kasutatavus tähemaailmas
Näiteks kaugus Maast taeva heledaima tähe Siiriuseni on 8 valgusaastat. Ja kaugus Päikesest kuni Põhjanael on umbes 600 valgusaastat. See tähendab, et meie poolt tulev valgus jõuab sinna 600 aasta pärast. See oleks ligikaudu 40 miljonit astronoomilist ühikut. Võrdluseks toome välja, et meie galaktika – Linnutee – suurus (läbimõõt) on umbes 100 000 valgusaastat. Meie lähim naaber on spiraalgalaktika, mida nimetatakse Andromeeda udukoguks, asub Maast 2,52 miljoni valgusaasta kaugusel. Astronoomilistes ühikutes on seda väga ebamugav näidata. Kuid universumis on objekte, mis asuvad meist üldiselt 15 miljardi valgusaasta kaugusel. Seega on vaadeldava universumi raadius 13,77 miljardit valgusaastat. A täielik universum, nagu teada, ulatub vaadeldavast osast kaugemale.
Muide, vaadeldava universumi läbimõõt ei ole üldse 2-kordne suurem kui raadius, nagu arvata võib. Asi on selles, et aja jooksul ruum laieneb. Need kauged objektid, mis kiirgasid valgust 13,77 miljardit aastat tagasi, on lennanud meist veelgi kaugemale. Praegu asuvad need enam kui 46,5 miljardi valgusaasta kaugusel. Selle kahekordistamine annab meile 93 miljardit valgusaastat. See on vaadeldava universumi tegelik läbimõõt. Nii et selle ruumiosa suurus, mida vaadeldakse (ja mida nimetatakse ka metagalaktikaks), suureneb kogu aeg.
Selliste vahemaade mõõtmisel kilomeetrites või astronoomilistes ühikutes pole mõtet. Ausalt öeldes ei sobi siia ka valgusaastad. Aga ei midagi paremad inimesed pole veel aru saanud. Numbrid on nii suured, et nendega saab hakkama vaid arvuti.
Valgusaasta määratlus ja olemus
Seega valgusaasta (valgusaasta) on pikkuse, mitte aja ühik, mis tähistab läbitud vahemaad päikesekiir aastas, see tähendab 365 päeva. See mõõtühik on oma selguse poolest väga mugav. See võimaldab teil vastata küsimusele, mis aja möödudes saate vastust oodata, kui saadate elektromagnetiline sõnum. Ja kui see periood on liiga pikk (näiteks tuhat aastat), siis pole sellisel tegevusel mõtet.
Kindlasti, olles kuulnud mõnes ulmefilmis väljendit a la “kakskümmend Tatooine’ile valgusaastad", küsisid paljud õigustatud küsimusi. Mainin mõnda neist:
Kas pole mitte aasta aega?
Mis see siis on valgusaasta?
Mitu kilomeetrit see on?
Kui kaua kulub ületamiseks valgusaasta kosmoselaev Koos Maa?
Otsustasin tänase artikli pühendada selle mõõtühiku tähenduse selgitamisele, selle võrdlemisele meie tavaliste kilomeetritega ja selle tööskaala demonstreerimisele. Universum.
Virtuaalne võidusõitja.
Kujutagem ette inimest, kes kõiki reegleid rikkudes kihutab mööda kiirteed kiirusega 250 km/h. Kahe tunniga läbib see 500 km ja neljaga – lausa 1000. Kui see muidugi selle käigus kokku ei kuku...
Näib, et see on kiirus! Aga selleks, et käia ümber terviku Maa(≈ 40 000 km) vajab meie võidusõitja 40 korda rohkem aega. Ja see on juba 4 x 40 = 160 tundi. Või peaaegu terve nädal pidevat sõitu!
Lõpuks me siiski ei ütle, et ta läbis 40 000 000 meetrit. Sest laiskus on meid alati sundinud leiutama ja kasutama lühemaid alternatiivseid mõõtühikuid.
Piirang.
Alates koolikursus füüsikud, kõik peaksid teadma, et kiireim sõitja Universum- valgus. Ühe sekundiga läbib selle kiir umbes 300 000 km ja seega teeb see maakera ümber 0,134 sekundiga. See on 4 298 507 korda kiirem kui meie virtuaalne võidusõitja!
Alates Maa enne Kuu valgus ulatub keskmiselt 1,25 s, kuni Päike selle kiir ulatub veidi rohkem kui 8 minutiga.
Kolossaalne, kas pole? Kuid valguse kiirusest suuremate kiiruste olemasolu pole veel tõestatud. Sellepärast teadusmaailm Otsustasin, et loogiline oleks mõõta kosmiline ulatusühikutes, mida raadiolaine läbib teatud ajavahemike järel (mida on eelkõige valgus).
Kaugused.
Seega valgusaasta- ei midagi muud kui vahemaa, mille valguskiir läbib ühe aasta jooksul. Tähtedevahelisel skaalal ei ole asjakohane kasutada sellest väiksemaid kaugusühikuid eriline tähendus. Ja ometi on nad seal. Siin on nende ligikaudsed väärtused:
1 kerge sekund≈ 300 000 km;
1 valgusminut ≈ 18 000 000 km;
1 valgustund ≈ 1 080 000 000 km;
1 valguspäev ≈ 26 000 000 000 km;
1 kerge nädal ≈ 181 000 000 000 km;
1 valguskuu ≈ 790 000 000 000 km.
Nüüd, et saaksite aru, kust numbrid pärinevad, arvutame välja, millega üks võrdub valgusaasta.
Aastas on 365 päeva, ööpäevas 24 tundi, tunnis 60 minutit ja minutis 60 sekundit. Seega koosneb aasta 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 sekundist. Ühe sekundiga läbib valgus 300 000 km. Seetõttu läbib selle kiir aastaga 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.
See number kõlab järgmiselt: Üheksa TRILJONIT, NELISADA KUUSKÜMNEKMILJARDIT JA KAheksasada miljonit kilomeetrit.
kindlasti, täpne väärtus valgusaastad veidi erinev sellest, mida me arvutasime. Aga populaarteaduslikes artiklites staaride kauguste kirjeldamisel kõrgeim täpsus põhimõtteliselt pole seda vaja ja sada-kaks miljonit kilomeetrit siin erilist rolli ei mängi.
Nüüd jätkame oma mõttekatsetusi...
Kaal.
Oletame, et kaasaegne kosmoselaev lehed Päikesesüsteem kolmandast põgenemiskiirus(≈ 16,7 km/s). Esiteks valgusaasta ta saab sellest üle 18 000 aasta pärast!
4,36 valgusaastad meile kõige lähedasemale tähesüsteem (Alfa Centauri, vaata pilti alguses) saab sellest üle umbes 78 tuhande aastaga!
Meie galaktika Linnutee , mille läbimõõt on ligikaudu 100 000 valgusaastad, ristub see 1 miljardi 780 miljoni aasta pärast.
