22 лютого 2017 року NASA повідомило, що у одиночної зірки TRAPPIST-1 знайдено 7 екзопланет. Три з них знаходяться в діапазоні відстаней від зірки, в якому планета може мати рідку воду, А вода - це ключова умова для життя. Повідомляється також, що ця зіркова системазнаходиться на відстані 40 світлових років від Землі.
Це повідомлення наробило багато шуму в ЗМІ, декому навіть здалося, що людство знаходиться за крок від будівництва нових поселень у нової зіркиале це не так. Але 40 світлових років - це багато, це багато, це занадто багато кілометрів, тобто це жахливо колосальна відстань!
З курсу фізики відома третя космічна швидкість- це така швидкість, яку має мати тіло на поверхні Землі, щоб вийти за межі Сонячна система. Значення цієї швидкості дорівнює 16,65 км/сек. Звичайні орбітальні космічні кораблістартують зі швидкістю 7,9 км/сек і обертаються навколо Землі. В принципі, швидкість в 16-20 км/сек є цілком доступною сучасним земним технологіям, але не більше!
Людство ще навчилося розганяти космічні кораблі швидше, ніж 20 км/сек.
Розрахуємо, скільки років знадобиться зорельоту, що летить зі швидкістю 20 км/сек, щоб подолати 40 світлових років і досягти зірки TRAPPIST-1.
Один світловий рік – це відстань, яка проходить промінь світла у вакуумі, а швидкість світла дорівнює приблизно 300 тис. км/сек.
Космічний корабель, зроблений руками людей, летить зі швидкістю в 20 км/сек, тобто в 15000 разів повільніше за швидкість світла. 40 світлових років такий корабель подолає за час, що дорівнює 40*15000=600000 років!
Земний корабель (при сучасному рівнітехнології) долетить до зірки TRAPPIST-1 приблизно за 600 тис. років! Людина розумна існує на Землі (на думку вчених) всього 35-40 тис. років, а тут цілих 600 тис. років!
Найближчим часом технології не дозволять людині досягти зірки TRAPPIST-1. Навіть перспективні двигуни (іонні, фотонні, космічні вітрила тощо), яких немає в земній реальності, оцінно можуть розігнати корабель до швидкості в 10000 км/сек, а значить, час польоту до системи TRAPPIST-1 скоротиться до 120 років. . Це вже більш-менш прийнятний час для польоту за допомогою анабіозу або кількох поколінь переселенців, але на сьогоднішній день усі ці двигуни – фантастика.
Навіть найближчі зірки поки що надто далекі від людей, надто далекі, не кажучи вже про зірки нашої Галактики чи інші галактики.
Діаметр нашої галактики Чумацький Шлях становить приблизно 100 тис. світлових років, тобто шлях з кінця в кінець для сучасного земного корабля становитиме 1,5 млрд. років! Наука передбачає, що Землі 4,5 млрд. років, а багатоклітинного життяприблизно 2 млрд. Років. Відстань до найближчої до нас галактики – Туманності Андромеди – 2,5 млн. світлових років від Землі – які жахливі відстані!
Як видно, з усіх людей, що нині живуть, ніхто і ніколи не ступить ногою на землю планети у іншої зірки.
Саме це визначення рекомендоване для використання у науково-популярній літературі. У професійної літературидля вираження великих відстанейзамість світлового рокузазвичай використовуються парсеки та кратні одиниці (кіло- та мегапарсеки) .
Раніше (до 1984 року) світловим роком називалася відстань, що проходить світлом за один тропічний рік, віднесений до епохи 1900,0. Нове визначення відрізняється від старого приблизно 0,002 %. Так як дана одиниця відстані не використовується для високоточних вимірювань, практичної відмінностіміж старим та новим визначеннями немає.
Числові значення
Світловий рік дорівнює:
- 9 460 730 472 580 800 метрів (приблизно 9,5 петаметрів)
Пов'язані одиниці
Нижченаведені одиниці використовуються досить рідко, зазвичай лише в популярних публікаціях:
- 1 світлова секунда= 299 792,458 км (точно)
- 1 світлова хвилина ≈ 18 млн км
- 1 світлова година ≈ 1079 млн км
- 1 світлова доба ≈ 26 млрд км
- 1 світловий тиждень ≈ 181 млрд км
- 1 світловий місяць ≈ 790 млрд км
Відстань у світлових роках
Світловий рік зручний для якісного уявлення масштабів відстані в астрономії.
| Масштаб | Значення (св. років) | Опис |
|---|---|---|
| Секунди | 4·10 −8 | Середня відстань до Місяця приблизно дорівнює 380 000 км. Це означає, що променю світла, випущеному з Землі , знадобиться близько 1,3 секунди , щоб досягти поверхні Місяця. |
| Хвилини | 1,6·10 −5 | Одна астрономічна одиниця дорівнює приблизно 150 мільйонів кілометрів. Таким чином, світло доходить від Сонця до Землі приблизно за 500 секунд (8 хвилин 20 секунд). |
| Годинник | 0,0006 | Середня відстань від Сонця до Плутона приблизно дорівнює 5 світловим годинникам. |
| 0,0016 | Апарати серій "Піонер" і "Вояджер", що летять за межі Сонячної системи, приблизно за 30 років, що пройшли після запуску, пішли на відстань близько ста астрономічних одиниць від Сонця, і час їх відгуку на запити із Землі приблизно дорівнює 14 годин. | |
| Рік | 1,6 | Внутрішній край гіпотетичної хмари Оорта розташований 50 000 а. е. від Сонця, а зовнішній - в 100 000 а. е. Щоб подолати відстань від Сонця до зовнішнього краю хмари, світлу знадобиться близько півтора року. |
| 2,0 | Максимальний радіус області гравітаційного впливуСонця («Сфери Хілла») – приблизно 125 000 а. е. | |
| 4,22 | Найближча до нас зірка (крім Сонця), Проксима Центавра, розташована на відстані 4,22 св. року. | |
| Тисячоліття | 26 000 | Центр нашої Галактики знаходиться на відстані приблизно 26 000 світлових років від Сонця. |
| 100 000 | Діаметр диска нашої Галактики – 100 000 світлових років. | |
| Мільйони років | 2,5·10 6 | Найближча до нас спіральна галактика M31, знаменита галактика Андромеди, віддалена від нас на 2,5 млн світлових років. |
| 3,14·10 6 | Галактика Трикутника (M33) розташовується за 3,14 млн світлових років від нас і є найбільш віддаленим стаціонарним об'єктом, видимим неозброєним оком. | |
| 5,9·10 7 | Найближче скупчення галактик, скупчення Діви, віддалено від нас на 59 мільйонів світлових років. | |
| 1,5 · 10 8 - 2,5 · 10 8 | Гравітаційна аномалія "Великий атрактор" розташовується на відстані 150-250 мільйонів світлових років від нас. | |
| Мільярди років | 1,2·10 9 | Велика стіна Слоуна - одна з найбільших утворень у Всесвіті, розміри її близько 350 Мпк. Щоб світло подолало її з кінця в кінець, потрібно близько мільярда років. |
| 1,4·10 10 | Розмір причинно-пов'язаної області Всесвіту. Обчислюється із віку Всесвіту та максимальної швидкості передачі інформації - швидкості світла. | |
| 4,57 · 10 10 | Супутня відстань від Землі до краю Всесвіту, що спостерігається в будь-якому напрямку; супутній радіус Всесвіту (в рамках стандартної космологічної моделі Лямбда-CDM). |
Галактичні масштаби відстаней
- Астрономічна одиниця з гарною точністю дорівнює 500 світловим секундам, тобто світло сягає Сонця до Землі приблизно за 500 секунд.
також
Посилання
- International Organization for Standardization. 9.2 Measurement units (англ.)
Примітки
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Світловий рік" в інших словниках:
Позасистемна одиниця довжини, що застосовується в астрономії; 1 С. р. дорівнює відстані, що проходить світлом за 1 рік. 1 С. р. = 0,3068 парсек = 9,4605 1015 м. Фізичний енциклопедичний словник. М.: Радянська енциклопедія. Головний редакторА. М. Прохоров. Фізична енциклопедія
СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця виміру астрономічної відстані, що дорівнює відстані, яка світло проходить в відкритому космосіабо у ВАКУУМІ за один тропічний рік. Один світловий рік дорівнює 9,46071012 км. Науково-технічний енциклопедичний словник
СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця довжини, що застосовується в астрономії: шлях, що проходить світлом за 1 рік, тобто. 9,466-1012 км. Відстань до найближчої зірки(Проксима Кентавра) приблизно 4,3 світлових років. Найбільш віддалені зірки Галактики перебувають на… Сучасна енциклопедія
Одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить за рік, тобто 9,46?1012 км. Великий Енциклопедичний словник
Світловий рік- СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця довжини, що застосовується в астрономії: шлях, що проходить світлом за 1 рік, тобто. 9,466´1012 км. Відстань до найближчої зірки (Проксіма Кентавра) приблизно 4,3 світлових років. Найбільш віддалені зірки Галактики перебувають на… Ілюстрований енциклопедичний словник
Позасистемна одиниця довжини, що застосовується в астрономії. 1 світловий рік відстань, яка проходить світло протягом 1 року. 1 світловий рік дорівнює 9.4605E+12 км = 0.307 пк … Астрономічний словник
Одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить протягом року, тобто 9,46·1012 км. * * * СВІТЛОВИЙ РІК СВІТЛОВИЙ РІК, одиниця міжзоряних відстаней; шлях, який світло проходить за рік, тобто 9,46Ч1012 км. Енциклопедичний словник
Світловий рік- одиниця відстані, що дорівнює шляху, що проходить світлом за один рік. Світловий рік дорівнює 0,3 парсека. Концепція сучасного природознавства. Словник основних термінів
Для своїх розрахунків астрономи використовують особливі одиниці виміру, які завжди зрозумілі звичайним людям. Воно й зрозуміло, адже якби космічні відстані вимірювалися кілометрами, то від кількості нулів рябило б в очах. Тому для вимірювання космічних відстаней прийнято використовувати набагато великі величини: астрономічну одиницю, світловий рік і парсек.
Досить часто застосовується для вказівки відстаней усередині нашої рідної Сонячної системи. Якщо ще можна висловити за кілометри (384 000 км), то до Плутона самий близький шляхскладає приблизно 4 250 мільйонів км, а це вже для розуміння буде складно. Для таких відстаней вже час використовувати астрономічну одиницю (а.е.), рівну середній відстані від земної поверхнідо Сонця. Іншими словами, 1 а. відповідає довжині великої півосі орбіти Землі (150 млн. км.). Тепер, якщо написати, що найкоротша відстань до Плутона дорівнює 28 а. довгий шляхможе скласти 50 а.е., це набагато легше собі уявити.
Наступний за величиною – світловий рік. Хоча там є слово «рік», не треба думати, що йдетьсяпро час. Один світловий рік становить 63 240 а. Це шлях, який робить промінь світла протягом 1 року. Астрономи підрахували, що з найдальших куточків Всесвіту промінь світла добирається до нас більш ніж за 10 млрд. років. Щоб уявити собі цю гігантську відстань, запишемо її в кілометрах: 9,5 трлн. Дев'яносто п'ять мільярдів трильйонів звичних кілометрів.
Про те, що світло поширюється не миттєво, а з певною швидкістю, вчені почали здогадуватися починаючи з 1676 року. Саме в цей час датський астроном на ім'я Оле Ремер звернув увагу, що затемнення одного супутника Юпітера починають запізнюватися, причому це відбувалося саме тоді, коли Земля прямувала своєю орбітою до протилежному боціСонця, зворотної до тієї, де був Юпітер. Минуло якийсь час, Земля почала повертатись назад, і затемнення знову почали наближатися до колишнього розкладу.
Таким чином, було відзначено близько 17 хвилин різниці у часі. З цього спостереження було зроблено висновок: світла проходження відстані довжиною діаметр орбіти Землі знадобилося 17 хвилин. Оскільки було доведено, що діаметр орбіти становить приблизно 186 мільйонів миль (зараз ця константа дорівнює 939 120 000 км), виходило, що промінь світла рухається зі швидкістю близько 186 тисяч миль за 1 секунду.
Вже в наш час завдяки професору Альберту Майкельсону, який став метою максимально точно визначити, чому дорівнює світловий рік, за допомогою іншого методу було отримано остаточний підсумок: 186 284 миль за 1 секунду (приблизно 300 км/с). Тепер, якщо підрахувати кількість секунд на рік і помножити на це число, то отримаємо, що світловий рік має довжину 5880000000000 миль, що відповідає 9460730472580,8 км.
Для практичних цілей астрономи часто використовують таку одиницю відстані, як парсек. Він дорівнює зміщенню зірки на тлі інших небесних тіл на 1"" при зміщенні спостерігача на 1 радіус
Який би спосіб життя ми не вели, чим би не займалися, так чи інакше, ми день у день використовуємо будь-які одиниці виміру. Ми просимо налити склянку води, розігріваємо свій сніданок до певної температури, візуально оцінюємо, скільки нам необхідно пройти до найближчого поштового відділення, домовляємося про зустріч у певний часі таке інше. Усі ці дії вимагають
Не просто обчислень, а й певного виміру різних числових категорій: відстані, кількості, ваги, часу та іншого. У нашій повсякденному життіми регулярно використовуємо цифри. І до цих чисел давно звикли, наче до інструментів свого роду. Але що відбувається, коли ми вибираємось із повсякденної зони комфорту і стикаємося з незвичайними для нас числовими значеннями? У цій статті мова підепро фантастичні цифри Всесвіту.
Вселенські простори
Ще більш дивним чином справи з космічними відстанями. Ми цілком усвідомлюємо кілометри до сусіднього міста та навіть від Москви до Нью-Йорка. Але важко собі уявити відстані наочно, коли йдеться про масштаби зоряних скупчень. Саме тепер нам буде потрібний так званий світловий рік. Адже відстані навіть між сусідніми зірками надзвичайно великі, і вимірювати їх за кілометри чи милі - просто нераціонально. І тут вже справа не тільки в складності сприйняття величезних цифр, а в кількості їх нулів. Проблемою стає написати число. Наприклад, відстань від Землі до Марса під час найбільшого зближення - 55,7 мільйонів кілометрів. Значення з шістьма нулями. Адже Марс - це один із наших найближчих космічних сусідів! Відстань до найближчої, окрім Сонця, зірки буде ще в мільйони разів більшою. І тоді б, вимірювай ми його за кілометри чи милі, астрономам довелося б витрачати години свого часу тільки на записування цих велетенських величин. Світловий рік вирішив цю проблему. Вихід був вигаданий досить дотепний.
Чому дорівнює світловий рік?
Замість того, щоб вигадувати нову одиницю виміру, що є сумою одиниць дрібнішого порядку (як це відбувається з міліметрами, сантиметрами, метрами, кілометрами), було вирішено прив'язати відстань до часу. Власне, той факт, що час також є фізичним полем, що впливає на події, більше
того, взаємопов'язаним і конвертованим з простором, було відкрито ще Альбертом Ейнштейном і підтверджено у його теорії відносності. Постійною швидкістюстала швидкість світла. А проходження світловим променем певної відстані за одиницю часу дало нові фізичні просторові величини: світлова секунда, світлова хвилина, світлова доба, світловий місяць, світловий рік. Наприклад, за секунду промінь світла (за умов космосу - вакуумі) проходить відстань приблизно 300 тисяч кілометрів. Неважко підрахувати, що один світловий рік дорівнює приблизно 9,46 * 1015. Так, відстань від Землі до найближчого космічного тіла, Місяця - трохи більше однієї світлової секунди, до Сонця - близько восьми світлових хвилин. Окраїнні тіла Сонячної системи по сучасним уявленнямобертаються орбітою на відстані в один світловий рік. Наступна ж найближча до нас зірка, вірніше, система з подвійний зірки, Альфи і Проксими Центавра, так далеко, що навіть світло від них доходить до наших телескопів лише через чотири роки після свого старту. І це все ще найближчі до нас небесні тіла. Світло з іншого кінця Чумацького шляхувитрачає понад сотню тисяч років, щоб дістатися до нас.
Так чи інакше, у повсякденному житті ми вимірюємо відстані: до найближчого супермаркету, до будинку родичів в іншому місті, до і так далі. Однак коли йдеться про безкраї космічні простори, з'ясовується, що використання знайомих нам значень на кшталт кілометрів вкрай нераціональне. І справа тут уже не тільки в складності сприйняття гігантських значень, а в кількості цифр у них. Проблемою стане навіть саме написання такої кількості нулів. Наприклад, від Марса до Землі найкоротша відстань – 55,7 млн. кілометрів. Шість нулів! Адже червона планета - одна з найближчих наших сусідок на небі. Як використовувати громіздкі цифри, які вийдуть при обчисленні відстані навіть до найближчих зірок? І саме тепер нам потрібна така величина, як світловий рік. Скільки він дорівнює? Зараз розберемося.
Поняття про світловий рік також тісно пов'язане з релятивістською фізикою, в якій тісний зв'язок та взаємна залежність простору та часу було встановлено ще на початку XX століття, коли руйнувалися постулати ньютонівської механіки. До цього значення відстані, більш масштабні одиниці виміру в системі
утворювалися досить просто: кожна наступна була сукупність одиниць дрібнішого порядку (сантиметри, метри, кілометри і так далі). У разі світлового року відстань була прив'язана до часу. Сучасній науцівідомо, що швидкість поширення світла у вакуумі стала. Більше того, вона є максимальною швидкістюу природі, допустимій у сучасній релятивістській фізиці. Саме ці уявлення було закладено основою нового значення. Світловий рік дорівнює відстані, яка промінь світла проходить за один земний календарний рік. У кілометрах це приблизно 9,46*1015 кілометрів. Цікаво, що до найближчого Місяця фотон долає відстань за 1,3 секунди. До Сонця – близько восьми хвилин. А ось до наступних найближчих зірок Альфи і вже близько чотирьох світлових років.
Просто фантастична відстань. Існує в астрофізиці і ще більший захід простору. Світловий рік дорівнює приблизно одній третині парсека, ще більшої одиниці виміру міжзоряних відстаней.
Швидкість поширення світла у різних умовах
До речі, є ще й така особливість, що фотони можуть з різною швидкістюпоширюватися у різному середовищі. Ми вже знаємо, як швидко вони летять у вакуумі. І коли говорять про те, що світловий рік дорівнює відстані, подоланій світлом за рік, мають на увазі саме порожнє космічний простір. Однак цікаво відзначити, що в інших умовах швидкість світла може бути меншою. Наприклад, у повітряному середовищіфотони розбігаються з дещо меншою швидкістю, ніж у вакуумі. З якого саме - залежить від конкретного стану атмосфери. Таким чином, у наповненому газом середовищі світловий рік дорівнював би дещо меншому значенню. Втім, воно несуттєво відрізнялося б від прийнятого.