Mizani ya umbali wa galactic
Mwaka mwanga ( St. G., ly) ni kitengo cha mfumo wa ziada cha urefu sawa na umbali unaosafirishwa na mwanga katika mwaka mmoja.
Kwa usahihi zaidi, kama inavyofafanuliwa na Umoja wa Kimataifa wa Astronomia (IAU), mwaka wa nuru ni sawa na umbali ambao mwanga husafiri katika ombwe, lisiloathiriwa na nyanja za mvuto, katika mwaka mmoja wa Julian (sawa na ufafanuzi wa siku 365.25 za kawaida za sekunde 86,400 za SI). , au sekunde 31,557 600). Ni ufafanuzi huu ambao unapendekezwa kutumika katika fasihi maarufu za sayansi. Katika fasihi ya kitaaluma, parsecs na wingi wa vitengo (kilo- na megaparsecs) hutumiwa badala ya miaka ya mwanga kuelezea umbali mkubwa.
Hapo awali (kabla ya 1984), mwaka wa nuru ulikuwa umbali uliosafirishwa na mwanga katika mwaka mmoja wa kitropiki, uliowekwa kwa enzi ya 1900.0. Ufafanuzi mpya unatofautiana na ule wa zamani kwa takriban 0.002%. Kwa kuwa kitengo hiki cha umbali hakitumiki kwa vipimo vya usahihi wa juu, hakuna tofauti ya vitendo kati ya ufafanuzi wa zamani na mpya.
Maadili ya nambari
Mwaka wa mwanga ni sawa na:
- 9,460,730,472,580,800 mita (takriban petameta 9.46)
- vitengo 63,241.077 vya astronomia (AU)
- Sehemu za 0.306601
Vitengo vinavyohusiana
Vitengo vifuatavyo hutumiwa mara chache sana, kawaida tu katika machapisho maarufu:
- Sekunde 1 nyepesi = kilomita 299,792.458 (sawasawa)
- Dakika 1 nyepesi ≈ kilomita milioni 18
- Saa 1 nyepesi ≈ kilomita milioni 1079
- Siku 1 ya mwanga ≈ kilomita bilioni 26
- Wiki 1 nyepesi ≈ bilioni 181 km
- Mwezi 1 wa mwanga ≈ kilomita bilioni 790
Umbali katika miaka ya mwanga
Mwaka wa mwanga ni rahisi kwa kuwakilisha mizani ya umbali kwa ubora katika unajimu.
| Mizani | Thamani (miaka ya St.) | Maelezo |
|---|---|---|
| Sekunde | 4 10 -8 | Umbali wa wastani ni takriban kilomita 380,000. Hii ina maana kwamba mwangaza wa mwanga unaotolewa kutoka kwenye uso utachukua kama sekunde 1.3 kufikia uso wa Mwezi. |
| dakika | 1.6 · 10−5 | Kitengo kimoja cha astronomia ni sawa na takriban kilomita milioni 150. Kwa hivyo, mwanga hufika Duniani kwa takriban sekunde 500 (dakika 8 sekunde 20). |
| Tazama | 0,0006 | Umbali wa wastani kutoka kwa Jua ni takriban masaa 5 ya mwanga. |
| 0,0016 | Vifaa vya Pioneer na safu zinazoruka zaidi, katika miaka 30 tangu kuzinduliwa, zimehamia umbali wa vitengo mia moja vya angani kutoka Jua, na wakati wao wa kujibu maombi kutoka kwa Dunia ni takriban masaa 14. | |
| Mwaka | 1,6 | Makali ya ndani ya dhahania iko kwenye 50,000 a. e) kutoka Jua, na ile ya nje - 100,000 a. e) Itachukua takriban mwaka mmoja na nusu kwa mwanga kusafiri umbali kutoka Jua hadi ukingo wa nje wa wingu. |
| 2,0 | Upeo wa eneo la ushawishi wa mvuto wa Jua ("Hill Spheres") ni takriban 125,000 AU. e. | |
| 4,2 | Aliye karibu zaidi na sisi (bila kuhesabu Jua), Proxima Centauri, iko katika umbali wa miaka 4.2 ya mwanga. ya mwaka. | |
| Milenia | 26 000 | Katikati ya Galaxy yetu ni takriban miaka 26,000 ya mwanga kutoka kwa Jua. |
| 100 000 | Kipenyo cha diski yetu ni miaka 100,000 ya mwanga. | |
| Mamilioni ya miaka | 2.5 10 6 | M31 iliyo karibu zaidi na sisi, maarufu, iko umbali wa miaka milioni 2.5 ya mwanga kutoka kwetu. |
| 3.14 10 6 | (M33) iko umbali wa miaka mwanga milioni 3.14 na ndicho kitu kilicho mbali zaidi kisichosimama kinachoonekana kwa macho. | |
| 5.8 10 7 | Nguzo ya karibu zaidi, Nguzo ya Virgo, iko umbali wa miaka milioni 58 kutoka kwetu. | |
| Makumi ya mamilioni ya miaka ya mwanga | Ukubwa wa tabia ya makundi ya galaksi kwa kipenyo. | |
| 1.5 10 8 - 2.5 10 8 | Ukosefu wa mvuto wa "Mvutio Mkuu" iko umbali wa miaka milioni 150-250 ya mwanga kutoka kwetu. | |
| Mabilioni ya miaka | 1.2 10 9 | Ukuta Mkuu wa Sloan ni mojawapo ya miundo kubwa zaidi duniani, vipimo vyake ni karibu 350 MPC. Itachukua takriban miaka bilioni moja kwa mwanga kusafiri kutoka mwisho hadi mwisho. |
| 1.4 10 10 | Ukubwa wa eneo lililounganishwa la Ulimwengu. Imehesabiwa kutoka kwa umri wa Ulimwengu na kasi ya juu ya maambukizi ya habari - kasi ya mwanga. | |
| 4.57 10 10 | Umbali unaoandamana kutoka kwa Dunia hadi ukingo wa Ulimwengu unaoonekana kwa mwelekeo wowote; kuandamana na radius ya Ulimwengu unaoonekana (ndani ya mfumo wa muundo wa kawaida wa kikosmolojia Lambda-CDM). |
Mnamo Februari 22, 2017, NASA iliripoti kwamba exoplanets 7 zilipatikana karibu na nyota moja TRAPPIST-1. Tatu kati yao ziko katika safu ya umbali kutoka kwa nyota ambayo sayari inaweza kuwa na maji ya kioevu, na maji ni hali muhimu kwa maisha. Pia inaripotiwa kuwa mfumo huu wa nyota upo umbali wa miaka 40 ya mwanga kutoka duniani.
Ujumbe huu ulisababisha kelele nyingi kwenye vyombo vya habari; wengine hata walidhani kwamba ubinadamu ulikuwa hatua moja ya kujenga makazi mapya karibu na nyota mpya, lakini sivyo. Lakini miaka 40 ya mwanga ni mingi, ni NYINGI, ni kilomita nyingi sana, yaani, ni umbali mkubwa sana!
Kutoka kwa kozi ya fizikia, kasi ya tatu ya kutoroka inajulikana - hii ni kasi ambayo mwili lazima uwe nayo kwenye uso wa Dunia ili kwenda zaidi ya mfumo wa jua. Thamani ya kasi hii ni 16.65 km / s. Vyombo vya kawaida vya anga za juu hupaa kwa kasi ya kilomita 7.9 kwa sekunde na kuzunguka Dunia. Kimsingi, kasi ya 16-20 km/sec inapatikana kabisa kwa teknolojia za kisasa za kidunia, lakini si zaidi!
Ubinadamu bado haujajifunza kuharakisha meli za angani kwa kasi zaidi ya kilomita 20 kwa sekunde.
Hebu tuhesabu ni miaka mingapi itachukua meli ya nyota inayoruka kwa kasi ya kilomita 20 kwa sekunde kusafiri miaka 40 ya mwanga na kufikia nyota ya TRAPPIST-1.
Mwaka mmoja wa mwanga ni umbali ambao boriti ya mwanga husafiri katika utupu, na kasi ya mwanga ni takriban 300,000 km / sec.
Chombo cha anga kilichoundwa na binadamu kinaruka kwa kasi ya kilomita 20 kwa sekunde, yaani, polepole mara 15,000 kuliko kasi ya mwanga. Meli kama hiyo itashughulikia miaka 40 nyepesi kwa wakati sawa na miaka 40 * 15000 = 600000!
Meli ya Dunia (katika kiwango cha sasa cha teknolojia) itafikia nyota TRAPPIST-1 katika miaka elfu 600! Homo sapiens imekuwepo Duniani (kulingana na wanasayansi) kwa miaka elfu 35-40 tu, lakini hapa ni kama miaka elfu 600!
Katika siku za usoni, teknolojia haitaruhusu wanadamu kufikia nyota ya TRAPPIST-1. Hata injini za kuahidi (ion, photon, cosmic sails, nk), ambazo hazipo katika hali halisi ya kidunia, inakadiriwa kuwa na uwezo wa kuharakisha meli hadi kasi ya 10,000 km / s, ambayo ina maana kwamba muda wa kukimbia kwa TRAPPIST. Mfumo 1 utapunguzwa hadi miaka 120. Huu tayari ni wakati unaokubalika zaidi au usiokubalika wa kukimbia kwa kutumia uhuishaji uliosimamishwa au kwa vizazi kadhaa vya wahamiaji, lakini leo injini hizi zote ni nzuri.
Hata nyota za karibu bado ziko mbali sana na watu, mbali sana, bila kutaja nyota za Galaxy yetu au galaksi zingine.
Kipenyo cha gala yetu ya Milky Way ni takriban miaka elfu 100 ya mwanga, ambayo ni, safari kutoka mwisho hadi mwisho kwa meli ya kisasa ya Dunia itakuwa miaka bilioni 1.5! Sayansi inapendekeza kwamba Dunia yetu ina umri wa miaka bilioni 4.5, na maisha ya seli nyingi ni takriban miaka bilioni 2. Umbali wa galaksi iliyo karibu zaidi kwetu - Nebula ya Andromeda - miaka ya mwanga milioni 2.5 kutoka duniani - umbali wa kutisha sana!
Kama unavyoona, kati ya watu wote walio hai, hakuna mtu atakayewahi kukanyaga dunia ya sayari karibu na nyota nyingine.
Kuchunguza sayari yao wenyewe, zaidi ya mamia ya miaka, watu walivumbua mifumo mipya zaidi na zaidi ya kupima sehemu za umbali. Kama matokeo, iliamuliwa kuzingatia mita moja kama kitengo cha urefu wa ulimwengu, na kupima umbali mrefu katika kilomita.
Lakini ujio wa karne ya ishirini ulileta ubinadamu na shida mpya. Watu walianza kusoma kwa uangalifu nafasi - na ikawa kwamba ukubwa wa Ulimwengu ni mkubwa sana kwamba kilomita hazifai hapa. Katika vitengo vya kawaida bado unaweza kueleza umbali kutoka Dunia hadi Mwezi au kutoka Dunia hadi Mirihi. Lakini ukijaribu kuamua ni kilomita ngapi nyota iliyo karibu ni kutoka kwa sayari yetu, nambari "inakua" na idadi isiyoweza kufikiria ya maeneo ya decimal.
Mwaka 1 wa mwanga ni sawa na nini?
Ikawa dhahiri kwamba kitengo kipya cha kipimo kilihitajika kuchunguza nafasi za nafasi - na mwaka wa mwanga ukawa. Katika sekunde moja, mwanga husafiri kilomita 300,000. Mwaka mwepesi - huu ndio umbali ambao nuru itasafiri kwa mwaka mmoja haswa - na kutafsiriwa katika mfumo wa nambari unaofahamika zaidi, umbali huu ni sawa na kilomita 9,460,730,472,580.8. Ni wazi kwamba kutumia laconic "mwaka mmoja wa mwanga" ni rahisi zaidi kuliko kutumia takwimu hii kubwa katika mahesabu kila wakati.
Kati ya nyota zote, Proxima Centauri yuko karibu nasi - ni "tu" umbali wa miaka 4.22 ya mwanga. Kwa kweli, kwa suala la kilomita takwimu itakuwa kubwa sana. Walakini, kila kitu kinajifunza kwa kulinganisha - ikiwa utazingatia kuwa gala iliyo karibu inayoitwa Andromeda iko umbali wa miaka milioni 2.5 ya mwanga kutoka kwa Milky Way, nyota iliyotajwa hapo juu huanza kuonekana kama jirani wa karibu sana.
Kwa njia, kutumia miaka ya mwanga husaidia wanasayansi kuelewa katika pembe gani za Ulimwengu ni mantiki kutafuta maisha ya akili, na ambapo kutuma ishara za redio ni bure kabisa. Baada ya yote, kasi ya ishara ya redio ni sawa na kasi ya mwanga - ipasavyo, salamu iliyotumwa kuelekea gala ya mbali itafikia marudio yake tu baada ya mamilioni ya miaka. Ni jambo la busara zaidi kutarajia jibu kutoka kwa "majirani" wa karibu - vitu ambavyo ishara za majibu ya kidhahania zitafikia vifaa vya kidunia angalau wakati wa maisha ya mtu.
Mwaka 1 wa mwanga ni miaka mingapi ya Dunia?
Kuna dhana potofu iliyoenea kwamba mwaka wa mwanga ni kitengo cha wakati. Kwa kweli, hii si kweli. Neno hilo halihusiani na miaka ya kidunia, halihusiani nayo kwa njia yoyote ile na linarejelea pekee umbali ambao nuru husafiri katika mwaka mmoja wa kidunia.
Shiriki makala zetu!
Mwaka mwepesi
Wakati wa uchunguzi wa sayari yao, watu walihitaji hatua mbalimbali za kupima umbali na sehemu. Hapo awali, vipimo vya urefu havikuwa sahihi kwa sababu watu tofauti walikuwa na njia zao za kupima. Ilikuwa tu mnamo 1791 ambapo wanasayansi kutoka Ufaransa walianzisha kipimo ambacho bado kinatumika leo - mita (kutoka kwa Kigiriki - "kipimo").
Lakini mwanzoni mwa karne ya ishirini, watu walianza kuelekeza mawazo yao kwenye uchunguzi wa anga. Na ukweli kwamba Ulimwengu una umbali wa ajabu, mfumo wa metric uliopo tayari uligeuka kuwa haufai kwa kupima umbali mkubwa kama huo. Inawezekana kupima kwa kilomita umbali kutoka sayari yetu hadi Mwezi au Mirihi, lakini ukipima umbali wa sayari nyingine, au hata nyota, nambari hiyo itakuwa na idadi ya ajabu ya sufuri.
Na kisha wanasayansi waliamua kuanzisha neno "miaka ya mwanga".
Je, ni miaka mingapi ya mwanga?
Katika sekunde moja tu, picha za mwanga husafiri umbali wa kilomita 300,000. Mwaka mwepesi ni idadi ya kilomita ambazo mwanga husafiri katika miezi 12. Katika kilomita itakuwa - 9,460,730,472,580.8 kilomita ≈ 9.46 1015.
Kwa kweli, kutumia neno "miaka nyepesi" ni rahisi zaidi kuliko kutumia kilomita kubwa. Lakini, kwa kweli, kuna maadili takriban:
Sekunde 1 nyepesi ≈ kilomita elfu 300.
Dakika 1 nyepesi ≈ kilomita milioni 18.
Saa 1 ya mwanga ≈ kilomita 1,080,000,000.
Siku 1 ya mwanga ≈ kilomita 26,000,000,000.
Wiki 1 nyepesi ≈ kilomita 181,000,000,000.
Mwezi 1 wa mwanga ≈ kilomita 790,000,000,000.
Kiasi gani?
Tunadhania kwamba spaceship inaruka kwa kasi ya tatu ya kutoroka (karibu kilomita 16.8 kwa sekunde), basi katika miaka elfu 18 meli itaruka mwaka mmoja wa mwanga. Na meli hiyo itaruka kupitia galaksi yetu ya Milky Way, ambayo ina kipenyo cha miaka laki moja hivi ya nuru, katika karibu miaka bilioni 2!
Nyota iliyo karibu zaidi na Jua ni Proxima Centauri. Iko katika umbali wa miaka minne ya mwanga. Ikiwa utaihesabu kwa kilomita, takwimu inageuka kuwa kubwa sana.
Lakini ikiwa tunalinganisha umbali kutoka kwa Proxima Centauri hadi galaksi iliyo karibu zaidi, Andromeda Nebula, nyota hiyo inageuka kuwa karibu sana, kwani Andromeda iko miaka milioni mbili na nusu ya mwanga kutoka kwa Milky Way. Chombo hicho kitaweza kufika huko baada ya miaka bilioni 35.
Miaka ya mwanga ni muhimu kwa nini kingine?
Kutumia miaka ya nuru hutusaidia kuelewa ni wapi katika ulimwengu tunaweza kujaribu kupata ustaarabu wenye akili. Hivi ndivyo wanasayansi huamua ni wapi inaeleweka kutuma mawimbi ya redio na wapi sivyo.
Jinsi inavyofanya kazi: kasi ya mwanga ni sawa na kasi ya ishara ya redio, na inageuka kuwa kutuma ujumbe ambapo watafika kwa maelfu, au hata mabilioni ya miaka, ni bure kabisa. Ni mantiki kutafuta "majirani" kupitia ishara iliyotumwa ambayo itadumu angalau maisha ya mwanadamu mmoja.
Kwa mahesabu yao, wanaastronomia hutumia vitengo maalum vya kipimo ambavyo sio wazi kila wakati kwa watu wa kawaida. Hii inaeleweka, kwa sababu ikiwa umbali wa cosmic ulipimwa kwa kilomita, basi idadi ya zero ingeangaza macho. Kwa hiyo, kupima umbali wa cosmic ni desturi kutumia kiasi kikubwa zaidi: kitengo cha astronomical, mwaka wa mwanga na parsec.
Mara nyingi hutumika kuashiria umbali ndani ya Mfumo wetu wa asili wa Jua. Ikiwa tunaweza pia kuielezea kwa kilomita (km 384,000), basi njia ya karibu zaidi ya Pluto ni takriban kilomita milioni 4,250, na hii itakuwa vigumu kuelewa. Kwa umbali kama huo, ni wakati wa kutumia kitengo cha astronomia (AU), sawa na umbali wa wastani kutoka kwa uso wa dunia hadi Jua. Kwa maneno mengine, 1 a.u. inalingana na urefu wa mhimili wa nusu kuu wa mzunguko wa Dunia yetu (km milioni 150). Sasa, ukiandika kwamba umbali mfupi zaidi wa Pluto ni 28 AU, na njia ndefu zaidi inaweza kuwa 50 AU, ni rahisi zaidi kufikiria.
Kubwa zaidi ijayo ni mwaka wa mwanga. Ingawa neno "mwaka" lipo hapo, mtu haipaswi kufikiria kuwa tunazungumza juu ya wakati. Mwaka mmoja wa mwanga ni 63,240 AU. Hii ndiyo njia ambayo mwale wa mwanga husafiri kwa muda wa mwaka 1. Wanaastronomia wamehesabu kwamba kutoka pembe za mbali zaidi za Ulimwengu, miale ya mwanga huchukua zaidi ya miaka bilioni 10 kutufikia. Kufikiria umbali huu mkubwa, wacha tuiandike kwa kilomita: 95000000000000000000000. Kilomita za kawaida za trilioni tano.
Wanasayansi walianza kudhani kuwa mwanga hausafiri mara moja, lakini kwa kasi fulani, kuanzia 1676. Ilikuwa ni wakati huu ambapo mwanaastronomia wa Denmark anayeitwa Ole Roemer aligundua kuwa kupatwa kwa jua kwa moja ya satelaiti za Jupiter kulikuwa kunaanza kupungua, na hii ilikuwa ikitokea wakati Dunia ilikuwa inaelekea kwenye obiti yake kuelekea upande wa pili wa Jua, upande wa pili. ambapo Jupiter ilikuwa. Muda ulipita, Dunia ilianza kurudi nyuma, na kupatwa kwa jua tena kulianza kukaribia ratiba yao ya hapo awali.
Kwa hivyo, kama dakika 17 za tofauti za wakati zilibainishwa. Kutokana na uchunguzi huu ilihitimishwa kuwa ilichukua mwanga dakika 17 kusafiri umbali wa urefu wa mzunguko wa Dunia. Kwa kuwa kipenyo cha obiti kilithibitishwa kuwa takriban maili milioni 186 (sasa hii mara kwa mara ni kilomita 939,120,000), ikawa kwamba boriti ya mwanga hutembea kwa kasi ya kilomita 186,000 kwa pili.
Tayari katika wakati wetu, shukrani kwa Profesa Albert Michelson, ambaye aliamua kuamua kwa usahihi iwezekanavyo mwaka wa mwanga ni nini, kwa kutumia njia tofauti matokeo ya mwisho yalipatikana: maili 186,284 kwa sekunde 1 (takriban 300 km / s). Sasa, tukihesabu idadi ya sekunde kwa mwaka na kuzidisha kwa nambari hii, tunapata kwamba mwaka wa mwanga ni maili 5,880,000,000,000, ambayo inalingana na kilomita 9,460,730,472,580.8.
Kwa madhumuni ya vitendo, wanaastronomia mara nyingi hutumia kitengo cha umbali kinachoitwa parsec. Ni sawa na kuhamishwa kwa nyota dhidi ya asili ya miili mingine ya mbinguni kwa 1"" wakati mwangalizi anahamishwa na radius 1.