22 lutego 2017 roku NASA poinformowała, że wokół pojedynczej gwiazdy TRAPPIST-1 odkryto 7 egzoplanet. Trzy z nich znajdują się w zakresie odległości od gwiazdy, w jakich może znajdować się planeta woda w stanie ciekłym, a woda jest kluczowym warunkiem życia. Poinformowano również, że tak układ gwiazd znajduje się 40 lat świetlnych od Ziemi.
Ta wiadomość wywołała wiele szumu w mediach, niektórzy nawet myśleli, że ludzkość jest o krok od budowy nowych osiedli w pobliżu nowa, ale to nieprawda. Ale 40 lat świetlnych to dużo, to DUŻO, to zbyt wiele kilometrów, czyli potwornie kolosalna odległość!
Trzeci znany jest z kursu fizyki prędkość ucieczki- jest to prędkość, jaką musi mieć ciało na powierzchni Ziemi, aby przekroczyć granice Układ Słoneczny. Wartość tej prędkości wynosi 16,65 km/s. Zwykły orbital statki kosmiczne startuje z prędkością 7,9 km/s i krąży wokół Ziemi. W zasadzie prędkość 16-20 km/s jest całkiem dostępna dla nowoczesnych ziemskich technologii, ale nie więcej!
Ludzkość nie nauczyła się jeszcze przyspieszać statków kosmicznych szybciej niż 20 km/s.
Obliczmy, ile lat zajmie statkowi kosmicznemu lecącemu z prędkością 20 km/s przebycie 40 lat świetlnych i dotarcie do gwiazdy TRAPPIST-1.
Jeden rok świetlny to odległość, jaką wiązka światła pokonuje w próżni, a prędkość światła wynosi około 300 tysięcy km/s.
Stworzony przez człowieka statek kosmiczny leci z prędkością 20 km/s, czyli 15 000 razy wolniejszą od prędkości światła. Taki statek przeleci 40 lat świetlnych w czasie równym 40*15000=600000 lat!
Statek ziemski (at nowoczesny poziom technologia) dotrze do gwiazdy TRAPPIST-1 za około 600 tysięcy lat! Homo sapiens istnieje na Ziemi (według naukowców) zaledwie 35-40 tysięcy lat, a tu już aż 600 tysięcy lat!
W najbliższej przyszłości technologia nie pozwoli ludziom dotrzeć do gwiazdy TRAPPIST-1. Szacuje się, że nawet obiecujące silniki (jonowe, fotonowe, żagle kosmiczne itp.), które nie istnieją w ziemskiej rzeczywistości, będą w stanie rozpędzić statek do prędkości 10 000 km/s, co oznacza, że czas lotu do TRAPPIST -1 system zostanie skrócony do 120 lat. To już mniej więcej akceptowalny czas na loty z zawieszoną animacją czy dla kilku pokoleń imigrantów, ale dziś wszystkie te silniki są fantastyczne.
Nawet najbliższe gwiazdy są wciąż za daleko od ludzi, za daleko, nie mówiąc już o gwiazdach naszej Galaktyki czy innych galaktyk.
Średnica naszej galaktyki Drogi Mlecznej wynosi około 100 tysięcy lat świetlnych, co oznacza, że podróż współczesnego statku ziemskiego od końca do końca wyniesie 1,5 miliarda lat! Nauka sugeruje, że nasza Ziemia ma 4,5 miliarda lat i życie wielokomórkowe około 2 miliardów lat. Odległość do najbliższej nam galaktyki - Mgławicy Andromedy - 2,5 miliona lat świetlnych od Ziemi - co za potworne odległości!
Jak widać, ze wszystkich żyjących ludzi, nikt nigdy nie postawi stopy na ziemi planety znajdującej się w pobliżu innej gwiazdy.
To właśnie tę definicję zaleca się stosować w literaturze popularnonaukowej. W literatura profesjonalna wyrazić długie dystanse zamiast lata świetlne Powszechnie używane są parseki i wielokrotności jednostek (kilo- i megaparsek).
Wcześniej (przed 1984) rokiem świetlnym była odległość, jaką pokonuje światło w jednym roku tropikalnym, przypisana do epoki 1900.0. Nowa definicja różni się od starej o około 0,002%. Ponieważ ta jednostka odległości nie jest używana do pomiarów o wysokiej precyzji, praktyczna różnica nie ma różnicy pomiędzy starymi i nowymi definicjami.
Wartości numeryczne
Rok świetlny jest równy:
- 9 460 730 472 580 800 metrów (około 9,5 petametra)
Powiązane jednostki
Następujące jednostki są używane dość rzadko, zwykle tylko w publikacjach popularnych:
- 1 sekunda lekka= 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 (lata) | Opis |
|---|---|---|
| sekundy | 4 10 -8 | Średnia odległość do Księżyca wynosi około 380 000 km. Oznacza to, że wiązka światła emitowana z powierzchni Ziemi dotrze do powierzchni Księżyca w ciągu około 1,3 sekundy. |
| minuty | 1,6·10−5 | Jedna jednostka astronomiczna równa się około 150 milionom kilometrów. Zatem światło podróżuje ze Słońca na Ziemię w około 500 sekund (8 minut 20 sekund). |
| Oglądać | 0,0006 | Średnia odległość od Słońca do Plutona wynosi około 5 godzin świetlnych. |
| 0,0016 | Urządzenia serii Pioneer i Voyager przelatujące poza Układ Słoneczny w ciągu około 30 lat od wystrzelenia przesunęły się na odległość około stu jednostek astronomicznych od Słońca, a ich czas reakcji na żądania Ziemi wynosi około 14 godzin. | |
| Rok | 1,6 | Wewnętrzna krawędź hipotetycznego obłoku Oorta znajduje się na wysokości 50 000 jednostek astronomicznych. e. od Słońca i zewnętrznego - 100 000 a. e. Światło potrzebuje około półtora roku, aby pokonać odległość od Słońca do zewnętrznej krawędzi chmury. |
| 2,0 | Maksymalny promień obszaru wpływ grawitacyjny Słońce („Kule wzgórzowe”) - około 125 000 jednostek astronomicznych. mi. | |
| 4,22 | Najbliższa nam gwiazda (nie licząc Słońca), Proxima Centauri, znajduje się w odległości 4,22 lat świetlnych. 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 | Najbliżej nas galaktyka spiralna M31, słynna galaktyka Andromedy, znajduje się 2,5 miliona lat świetlnych od nas. |
| 3,14 10 6 | Galaktyka Trójkąta (M33) znajduje się 3,14 miliona lat świetlnych od nas 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 to jedna z największych formacji we Wszechświecie, jej wymiary wynoszą około 350 Mpc. Przebycie światła od końca do końca zajmie około miliarda lat. |
| 1,4 10 10 | Rozmiar przyczynowo połączonego obszaru Wszechświata. Oblicza się go na podstawie wieku Wszechświata i maksymalnej prędkości przesyłania informacji – prędkości światła. | |
| 4,57 10 10 | Towarzysząca odległość od Ziemi do krawędzi obserwowalnego Wszechświata w dowolnym kierunku; towarzyszący promień obserwowalnego Wszechświata (w ramach standardowego modelu kosmologicznego Lambda-CDM). |
Galaktyczne skale odległości
- Jednostka astronomiczna z dobrą dokładnością wynosi 500 sekund świetlnych, co oznacza, że światło dociera do Ziemi ze Słońca w ciągu około 500 sekund.
Zobacz też
Spinki do mankietów
- Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna. 9.2 Jednostki miary
Notatki
Fundacja Wikimedia. 2010.
Zobacz, co oznacza „Rok świetlny” w innych słownikach:
Pozasystemowa jednostka długości używana w astronomii; 1 S. g. równa odległości przez który przechodzi światło w ciągu 1 roku. 1 S. g. = 0,3068 parsek = 9,4605 1015 m. Fizyczne słownik encyklopedyczny. M.: Encyklopedia radziecka. Redaktor naczelny A. M. Prochorow... ... Encyklopedia fizyczna
ROK ŚWIETLNY, jednostka miary odległość astronomiczna równą odległości, na jaką przebywa światło przestrzeń kosmiczna lub w PRÓŻNI dla jednego rok tropikalny. Jeden rok świetlny to 9,46071012 km... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny
ROK ŚWIETLNY, jednostka długości stosowana w astronomii: droga, jaką przebywa światło w ciągu 1 roku, tj. 9,466?1012 km. Odległość do najbliższa gwiazda(Proxima Centauri) około 4,3 lat świetlnych. Najbardziej odległe gwiazdy w Galaktyce znajdują się na... ... Nowoczesna encyklopedia
Jednostka odległości międzygwiazdowych; droga, jaką światło pokonuje w ciągu roku, czyli 9,46? 1012 km... Wielki słownik encyklopedyczny
Rok świetlny- ROK ŚWIETLNY, jednostka długości stosowana w astronomii: droga, jaką przebyło światło w ciągu 1 roku, tj. 9,466´1012 km. Odległość do najbliższej gwiazdy (Proxima Centauri) wynosi około 4,3 lat świetlnych. Najbardziej odległe gwiazdy w Galaktyce znajdują się na... ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
Pozasystemowa jednostka długości używana w astronomii. 1 rok świetlny to odległość, jaką światło pokonuje w ciągu 1 roku. 1 rok świetlny to 9,4605E+12 km = 0,307 szt.... Słownik astronomiczny
Jednostka odległości międzygwiazdowych; droga, jaką światło pokonuje w ciągu roku, czyli 9,46·1012 km. * * * ROK ŚWIETLNY ROK ŚWIETLNY, jednostka odległości międzygwiazdowych; droga, jaką światło pokonuje w ciągu roku, czyli 9,46×1012 km... słownik encyklopedyczny
Rok świetlny- jednostka odległości równa drodze przebytej przez światło w ciągu jednego roku. Rok świetlny to 0,3 parseka... Koncepcje nowoczesne nauki przyrodnicze. Glosariusz podstawowych terminów
Do swoich obliczeń astronomowie używają specjalnych jednostek miary, które nie zawsze są jasne zwykli ludzie. Jest to zrozumiałe, bo gdyby odległości kosmiczne mierzyć w kilometrach, wówczas liczba zer olśniewałaby oczy. Dlatego do pomiaru odległości kosmicznych zwyczajowo używa się dużo duże ilości: jednostka astronomiczna, rok świetlny i parsek.
Dość często używany do wskazywania odległości w naszym rodzimym Układzie Słonecznym. Jeśli możemy to wyrazić także w kilometrach (384 000 km), to Pluton jest najbliżej blisko wynosi około 4250 milionów km i będzie to trudne do zrozumienia. Dla takich odległości czas zastosować jednostkę astronomiczną (AU), równą średniej odległości od powierzchnia ziemi do słońca. Innymi słowy, 1 a.u. odpowiada długości półosi wielkiej orbity naszej Ziemi (150 milionów km). Teraz, jeśli napiszemy, że najkrótsza odległość do Plutona to 28 AU i najkrótsza długi dystans może być 50 AU, znacznie łatwiej to sobie wyobrazić.
Następnym co do wielkości jest rok świetlny. Chociaż występuje tam słowo „rok”, nie należy tak myśleć mówimy o w czas. Jeden rok świetlny to 63 240 AU. Jest to droga, którą promień światła przebywa w ciągu 1 roku. Astronomowie obliczyli, że z najodleglejszych zakątków Wszechświata promień światła dociera do nas po ponad 10 miliardach lat. Aby wyobrazić sobie tę gigantyczną odległość, zapiszmy ją w kilometrach: 9500000000000000000000. Dziewięćdziesiąt pięć miliardów bilionów zwykłych kilometrów.
Naukowcy zaczęli zgadywać, że światło nie przemieszcza się natychmiast, ale z określoną prędkością, począwszy od 1676 roku. To właśnie w tym czasie duński astronom Ole Roemer zauważył, że zaćmienia jednego z satelitów Jowisza zaczynają się opóźniać, a stało się to dokładnie wtedy, gdy Ziemia zmierzała na swojej orbicie w kierunku Przeciwna strona Słońce naprzeciwko miejsca, w którym znajdował się Jowisz. Minęło trochę czasu, Ziemia zaczęła się cofać, a zaćmienia ponownie zaczęły zbliżać się do swojego poprzedniego harmonogramu.
Odnotowano zatem około 17 minut różnicy czasu. Z tej obserwacji wynika, że światło potrzebowało 17 minut, aby przebyć odległość odpowiadającą długości orbity Ziemi. Ponieważ udowodniono, że średnica orbity wynosi około 300 milionów kilometrów (obecnie stała ta wynosi 939 120 000 km), okazało się, że wiązka światła porusza się z prędkością około 300 tysięcy kilometrów na sekundę.
Już w naszych czasach, dzięki profesorowi Albertowi Michelsonowi, który postanowił jak najdokładniej określić, czym jest rok świetlny, stosując inną metodę, uzyskano końcowy wynik: 186 284 mil w ciągu 1 sekundy (około 300 km/s). Jeśli teraz policzymy liczbę sekund w roku i pomnożymy przez tę liczbę, okaże się, że rok świetlny ma długość 5 880 000 000 000 mil, co odpowiada 9 460 730 472 580,8 km.
Ze względów praktycznych astronomowie często używają jednostki odległości zwanej parsekiem. Jest ono równe przemieszczeniu gwiazdy na tle innych ciał niebieskich o 1” w przypadku przemieszczenia obserwatora o 1 promień
Niezależnie od tego, jaki styl życia prowadzimy, cokolwiek robimy, w ten czy inny sposób, na co dzień używamy pewnych jednostek miary. Prosimy o szklankę wody, podgrzewamy własne śniadanie do godz pewna temperatura, wizualnie oceńmy, jak daleko musimy dojść do najbliższego Poczta, umawiamy się na spotkanie określony czas i tak dalej. Wszystkie te działania wymagają
Nie tylko obliczenia, ale także pewien pomiar różnych kategorii liczbowych: odległości, ilości, wagi, czasu i innych. W naszym Życie codzienne regularnie używamy liczb. I od dawna jesteśmy przyzwyczajeni do tych liczb, jak do jakiegoś instrumentu. Ale co się stanie, gdy wyjdziemy ze swojej codziennej strefy komfortu i napotkamy coś niezwykłego dla nas? wartości liczbowe? W tym artykule porozmawiamy o fantastycznych postaciach Wszechświata.
Przestrzenie uniwersalne
Jeszcze bardziej zaskakująca jest sytuacja z odległościami kosmicznymi. Jesteśmy w pełni świadomi kilometrów do sąsiedniego miasta, a nawet z Moskwy do Nowego Jorku. Trudno jednak wyobrazić sobie odległości, jeśli chodzi o skalę gromady gwiazd. Właśnie teraz będziemy potrzebować tak zwanego roku świetlnego. Przecież odległości nawet pomiędzy sąsiednimi gwiazdami są niezwykle duże, a mierzenie ich w kilometrach czy milach jest po prostu irracjonalne. I tutaj nie chodzi tylko o trudność dostrzeżenia ogromnych wynikowych liczb, ale o liczbę ich zer. Zapisanie numeru staje się problemem. Na przykład odległość od Ziemi do Marsa w okresie największego zbliżenia wynosi 55,7 miliona kilometrów. Wartość z sześcioma zerami. Ale Mars jest jednym z naszych najbliższych kosmicznych sąsiadów! Odległość do najbliższej gwiazdy innej niż Słońce będzie miliony razy większa. A potem, niezależnie od tego, czy mierzylibyśmy to w kilometrach czy milach, astronomowie musieliby spędzać godziny na rejestrowaniu tych gigantycznych wielkości. Rok świetlny rozwiązał ten problem. Rozwiązanie było całkiem pomysłowe.
Ile równa się rok świetlny?
Zamiast wymyślać nową jednostkę miary, będącą sumą jednostek mniejszego rzędu (jak to bywa z milimetrami, centymetrami, metrami, kilometrami), zdecydowano się powiązać odległość z czasem. Właściwie faktem jest, że czas też jest pole fizyczne większy wpływ na wydarzenia
Co więcej, jest ona połączona z przestrzenią i podlega wymianie, została odkryta przez Alberta Einsteina i udowodniona przez jego teorię względności. Stała prędkość stała się prędkością światła. A przebycie pewnej odległości przez wiązkę światła w jednostce czasu dało nowe fizyczne wielkości przestrzenne: sekundę świetlną, minutę świetlną, dzień świetlny, miesiąc świetlny, rok świetlny. Przykładowo w ciągu sekundy wiązka światła (w warunkach kosmicznych – próżni) pokonuje odległość około 300 tysięcy kilometrów. Łatwo obliczyć, że jeden rok świetlny to około 9,46 * 10 15. A więc odległość od Ziemi do najbliższej ciało kosmiczne, Księżyc ma trochę więcej niż jedną sekundę świetlną, a Słońce około ośmiu minut świetlnych. Najbardziej zewnętrzne ciała Układu Słonecznego nowoczesne pomysły orbituje w odległości jednego roku świetlnego. Następna gwiazda najbliższa nam, a raczej układ podwójna gwiazda, Alpha i Proxima Centauri, tak daleko, że nawet światło z nich dociera do naszych teleskopów zaledwie cztery lata po ich wystrzeleniu. A to wciąż najbliższe nam ciała niebieskie. Światło z drugiego końca droga Mleczna spędza ponad sto tysięcy lat, żeby do nas dotrzeć.
Tak czy inaczej, w naszym codziennym życiu mierzymy odległości: do najbliższego supermarketu, do domu krewnego w innym mieście, do i tak dalej. Jednak jeśli chodzi o ogrom przestrzeni kosmicznej, okazuje się, że posługiwanie się znanymi wartościami, takimi jak kilometry, jest wyjątkowo irracjonalne. I nie chodzi tu tylko o trudność dostrzeżenia wynikających z tego gigantycznych wartości, ale o liczbę w nich liczb. Nawet napisanie tak dużej liczby zer stanie się problemem. Na przykład najkrótsza odległość Marsa od Ziemi wynosi 55,7 miliona kilometrów. Sześć zer! Ale czerwona planeta jest jednym z naszych najbliższych sąsiadów na niebie. Jak wykorzystać kłopotliwe liczby, które powstają przy obliczaniu odległości nawet do najbliższych gwiazd? A teraz potrzebujemy takiej wartości jak rok świetlny. Ile to jest równe? Rozwiążmy to teraz.
Pojęcie roku świetlnego jest także ściśle powiązane z fizyką relatywistyczną, w której ścisły związek i wzajemna zależność przestrzeni i czasu została ustalona na początku XX wieku, kiedy upadły postulaty Mechanika Newtona. Przed tą wartością odległości w systemie stosowane są większe jednostki skali
powstały po prostu: każda kolejna była zbiorem jednostek mniejszego rzędu (centymetry, metry, kilometry i tak dalej). W przypadku roku świetlnego odległość była powiązana z czasem. Nowoczesna nauka Wiadomo, że prędkość rozchodzenia się światła w próżni jest stała. Co więcej, jest maksymalna prędkość w przyrodzie, akceptowalne we współczesnej fizyce relatywistycznej. To właśnie te idee stały się podstawą nowego znaczenia. Rok świetlny jest równy odległości, jaką pokonuje promień światła na jednej Ziemi rok kalendarzowy. W kilometrach jest to około 9,46 * 10 15 kilometrów. Co ciekawe, foton pokonuje odległość do najbliższego Księżyca w 1,3 sekundy. Do słońca zostało jakieś osiem minut. Ale następna najbliższa gwiazda, Alfa, jest już oddalona o około cztery lata świetlne.
Po prostu fantastyczna odległość. W astrofizyce istnieje jeszcze większa miara przestrzeni. Rok świetlny to około jedna trzecia parseka, czyli jeszcze większej jednostki miary odległości międzygwiazdowych.
Prędkość propagacji światła w różnych warunkach
Nawiasem mówiąc, istnieje również taka funkcja, którą mogą fotony przy różnych prędkościach rozprzestrzeniać się w różnych środowiskach. Wiemy już, jak szybko latają w próżni. A kiedy mówią, że rok świetlny jest równy odległości pokonywanej przez światło w ciągu roku, mają na myśli dokładnie to, co puste przestrzeń. Warto jednak zauważyć, że w innych warunkach prędkość światła może być mniejsza. Na przykład w środowisko powietrzne fotony rozpraszają się z nieco mniejszą prędkością niż w próżni. Który zależy od konkretnego stanu atmosfery. Zatem w środowisku wypełnionym gazem rok świetlny byłby nieco mniejszy. Nie różniłaby się jednak znacząco od przyjętej.