Thang đo khoảng cách thiên hà
Năm ánh sáng ( St. G., lý) là đơn vị chiều dài ngoài hệ thống bằng khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một năm.
Chính xác hơn, theo định nghĩa của Liên minh Thiên văn Quốc tế (IAU), một năm ánh sáng bằng khoảng cách ánh sáng truyền đi trong chân không, không bị ảnh hưởng bởi trường hấp dẫn, trong một năm Julian (theo định nghĩa bằng 365,25 ngày tiêu chuẩn là 86.400 SI). , hoặc 31.557 600 giây). Định nghĩa này được khuyến khích sử dụng trong các tài liệu khoa học phổ thông. Trong tài liệu chuyên môn, phân tích cú pháp và bội số của đơn vị (kilo- và megaparsec) thường được sử dụng thay cho năm ánh sáng để biểu thị khoảng cách lớn.
Trước đây (trước năm 1984), một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm nhiệt đới, được ấn định vào kỷ nguyên 1900.0. Định nghĩa mới khác với định nghĩa cũ khoảng 0,002%. Vì đơn vị khoảng cách này không được sử dụng cho các phép đo có độ chính xác cao nên không có sự khác biệt thực tế giữa định nghĩa cũ và định nghĩa mới.
Giá trị số
Một năm ánh sáng bằng:
- 9.460.730.472.580.800 mét (khoảng 9,46 petameter)
- 63.241.077 đơn vị thiên văn (AU)
- 0,306601 phân tích cú pháp
Đơn vị liên quan
Các đơn vị sau đây khá hiếm khi được sử dụng, thường chỉ có trong các ấn phẩm phổ biến:
- 1 giây ánh sáng = 299.792,458 km (chính xác)
- 1 phút ánh sáng ≈ 18 triệu km
- 1 giờ ánh sáng ≈ 1079 triệu km
- 1 ngày ánh sáng ≈ 26 tỷ km
- 1 tuần ánh sáng ≈ 181 tỷ km
- 1 tháng ánh sáng ≈ 790 tỷ km
Khoảng cách tính theo năm ánh sáng
Năm ánh sáng thuận tiện cho việc biểu diễn chất lượng thang đo khoảng cách trong thiên văn học.
| Tỉ lệ | Giá trị (năm St.) | Sự miêu tả |
|---|---|---|
| Giây | 4 10 −8 | Khoảng cách trung bình tới là khoảng 380.000 km. Điều này có nghĩa là một chùm ánh sáng phát ra từ bề mặt sẽ mất khoảng 1,3 giây để tới được bề mặt Mặt trăng. |
| phút | 1,6·10−5 | Một đơn vị thiên văn bằng khoảng 150 triệu km. Như vậy, ánh sáng tới Trái đất mất khoảng 500 giây (8 phút 20 giây). |
| Đồng hồ | 0,0006 | Khoảng cách trung bình tới Mặt trời là khoảng 5 giờ ánh sáng. |
| 0,0016 | Các thiết bị của Pioneer và loạt thiết bị bay xa hơn, trong khoảng 30 năm kể từ khi phóng, đã di chuyển đến khoảng cách khoảng một trăm đơn vị thiên văn tính từ Mặt trời và thời gian phản hồi của chúng đối với các yêu cầu từ Trái đất là khoảng 14 giờ. | |
| Năm | 1,6 | Cạnh trong của giả thuyết nằm ở 50.000 a. e. từ Mặt trời và bên ngoài - 100.000 a. e. Sẽ mất khoảng một năm rưỡi để ánh sáng đi hết quãng đường từ Mặt trời đến rìa ngoài của đám mây. |
| 2,0 | Bán kính tối đa của vùng ảnh hưởng hấp dẫn của Mặt trời (“Quả cầu đồi”) là khoảng 125.000 AU. đ. | |
| 4,2 | Ngôi sao gần chúng ta nhất (không tính Mặt trời), Proxima Centauri, nằm ở khoảng cách 4,2 năm ánh sáng. năm. | |
| Thiên niên kỷ | 26 000 | Trung tâm Thiên hà của chúng ta nằm cách Mặt trời khoảng 26.000 năm ánh sáng. |
| 100 000 | Đường kính đĩa của chúng ta là 100.000 năm ánh sáng. | |
| Hàng triệu năm | 2,5 10 6 | Chiếc M31 gần chúng ta nhất, chiếc nổi tiếng nhất, cách chúng ta 2,5 triệu năm ánh sáng. |
| 3.14 10 6 | (M33) nằm cách chúng ta 3,14 triệu năm ánh sáng và là vật thể đứng yên ở xa nhất có thể nhìn thấy bằng mắt thường. | |
| 5,8 10 7 | Cụm gần nhất, cụm Xử Nữ, cách chúng ta 58 triệu năm ánh sáng. | |
| Hàng chục triệu năm ánh sáng | Kích thước đặc trưng của các cụm thiên hà theo đường kính. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Dị thường hấp dẫn “Great Attractor” nằm cách chúng ta 150-250 triệu năm ánh sáng. | |
| Hàng tỷ năm | 1.2 10 9 | Vạn Lý Trường Thành của Sloan là một trong những công trình kiến tạo lớn nhất thế giới, kích thước của nó khoảng 350 Mpc. Sẽ mất khoảng một tỷ năm để ánh sáng truyền từ đầu này đến đầu kia. |
| 1,4 10 10 | Kích thước của vùng kết nối nhân quả của Vũ trụ. Nó được tính từ tuổi của Vũ trụ và tốc độ truyền thông tin tối đa - tốc độ ánh sáng. | |
| 4,57 10 10 | Khoảng cách đi kèm từ Trái đất đến rìa của Vũ trụ có thể quan sát được theo bất kỳ hướng nào; bán kính đi kèm của Vũ trụ quan sát được (trong khuôn khổ mô hình vũ trụ tiêu chuẩn Lambda-CDM). |
Vào ngày 22 tháng 2 năm 2017, NASA báo cáo rằng 7 ngoại hành tinh đã được tìm thấy xung quanh ngôi sao đơn TRAPPIST-1. Ba trong số chúng nằm trong khoảng cách tới ngôi sao mà hành tinh có thể có nước ở dạng lỏng và nước là điều kiện then chốt cho sự sống. Cũng có thông tin cho rằng hệ sao này nằm cách Trái đất 40 năm ánh sáng.
Thông điệp này đã gây ồn ào trên các phương tiện truyền thông; một số người thậm chí còn nghĩ rằng nhân loại chỉ còn một bước nữa là xây dựng được những khu định cư mới gần một ngôi sao mới, nhưng thực tế không phải vậy. Nhưng 40 năm ánh sáng là rất nhiều, RẤT NHIỀU, quá nhiều km, tức là một khoảng cách khổng lồ khủng khiếp!
Từ một khóa học vật lý, người ta đã biết vận tốc thoát thứ ba - đây là tốc độ mà một vật thể phải có trên bề mặt Trái đất để vượt ra ngoài hệ mặt trời. Giá trị của tốc độ này là 16,65 km/giây. Tàu vũ trụ quỹ đạo thông thường cất cánh với tốc độ 7,9 km/giây và quay quanh Trái đất. Về nguyên tắc, tốc độ 16-20 km/giây là khá dễ tiếp cận đối với các công nghệ hiện đại trên trái đất, nhưng không còn nữa!
Nhân loại vẫn chưa học được cách tăng tốc tàu vũ trụ nhanh hơn 20 km/giây.
Hãy tính xem một con tàu vũ trụ bay với tốc độ 20 km/giây sẽ mất bao nhiêu năm để đi được quãng đường 40 năm ánh sáng và đến được ngôi sao TRAPPIST-1.
Một năm ánh sáng là quãng đường một chùm ánh sáng truyền đi trong chân không và tốc độ ánh sáng xấp xỉ 300 nghìn km/giây.
Một tàu vũ trụ do con người tạo ra bay với tốc độ 20 km/giây, tức là chậm hơn 15.000 lần tốc độ ánh sáng. Một con tàu như vậy sẽ đi được 40 năm ánh sáng trong khoảng thời gian tương đương 40*15000=600000 năm!
Một con tàu Trái đất (ở trình độ công nghệ hiện tại) sẽ đến được ngôi sao TRAPPIST-1 sau khoảng 600 nghìn năm nữa! Homo sapiens chỉ tồn tại trên Trái đất (theo các nhà khoa học) được 35-40 nghìn năm, nhưng ở đây đã lên tới 600 nghìn năm!
Trong tương lai gần, công nghệ sẽ không cho phép con người tiếp cận được ngôi sao TRAPPIST-1. Ngay cả những động cơ đầy hứa hẹn (ion, photon, cánh buồm không gian, v.v.), không tồn tại trong thực tế trên mặt đất, được ước tính có thể tăng tốc con tàu lên tốc độ 10.000 km/giây, nghĩa là thời gian bay tới TRAPPIST -1 hệ thống sẽ giảm xuống còn 120 năm. Đây đã là thời điểm ít nhiều có thể chấp nhận được đối với các chuyến bay sử dụng hoạt ảnh bị treo hoặc đối với nhiều thế hệ người nhập cư, nhưng ngày nay tất cả những động cơ này đều rất tuyệt vời.
Ngay cả những ngôi sao gần nhất vẫn ở quá xa con người, quá xa, chưa kể những ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta hay những thiên hà khác.
Đường kính của thiên hà Milky Way của chúng ta là khoảng 100 nghìn năm ánh sáng, tức là hành trình từ đầu đến cuối của một con tàu Trái đất hiện đại sẽ là 1,5 tỷ năm! Khoa học cho rằng Trái đất của chúng ta đã 4,5 tỷ năm tuổi và sự sống đa bào khoảng 2 tỷ năm tuổi. Khoảng cách đến thiên hà gần chúng ta nhất - Tinh vân Andromeda - cách Trái đất 2,5 triệu năm ánh sáng - thật là khoảng cách khủng khiếp!
Như bạn có thể thấy, trong số tất cả những người còn sống, sẽ không có ai đặt chân lên trái đất của một hành tinh gần một ngôi sao khác.
Khám phá hành tinh của chính mình, trong hàng trăm năm, con người ngày càng phát minh ra nhiều hệ thống mới để đo các đoạn khoảng cách. Do đó, người ta quyết định coi một mét là đơn vị chiều dài phổ quát và đo khoảng cách dài tính bằng km.
Nhưng sự ra đời của thế kỷ XX đã đặt ra cho nhân loại một vấn đề mới. Mọi người bắt đầu nghiên cứu kỹ lưỡng về không gian - và hóa ra là sự rộng lớn của Vũ trụ quá rộng lớn đến mức hàng km đơn giản là không phù hợp ở đây. Trong các đơn vị thông thường, bạn vẫn có thể biểu thị khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng hoặc từ Trái đất đến Sao Hỏa. Nhưng nếu bạn cố gắng xác định ngôi sao gần nhất cách hành tinh của chúng ta bao nhiêu km, thì con số đó sẽ “phát triển quá mức” với số chữ số thập phân không thể tưởng tượng được.
1 năm ánh sáng bằng bao nhiêu?
Rõ ràng là cần có một đơn vị đo lường mới để khám phá các không gian của không gian - và năm ánh sáng đã trở thành đơn vị đó. Trong một giây, ánh sáng đi được 300.000 km. Năm ánh sáng - đây là quãng đường mà ánh sáng sẽ truyền đi trong đúng một năm - và được dịch sang một hệ thống số quen thuộc hơn, khoảng cách này bằng 9.460.730.472.580,8 km. Rõ ràng là việc sử dụng thuật ngữ ngắn gọn “một năm ánh sáng” sẽ tiện lợi hơn nhiều so với việc sử dụng con số khổng lồ này trong các phép tính mỗi lần.
Trong số tất cả các ngôi sao, Proxima Centauri gần chúng ta nhất - nó “chỉ” cách chúng ta 4,22 năm ánh sáng. Tất nhiên, nếu tính theo km thì con số sẽ khổng lồ đến mức không thể tưởng tượng được. Tuy nhiên, mọi thứ đều được học khi so sánh - nếu bạn cho rằng thiên hà gần nhất có tên Andromeda cách Dải Ngân hà tới 2,5 triệu năm ánh sáng, thì ngôi sao nói trên thực sự bắt đầu giống như một người hàng xóm rất gần.
Nhân tiện, việc sử dụng năm ánh sáng giúp các nhà khoa học hiểu được góc nào của Vũ trụ nên tìm kiếm sự sống thông minh và nơi gửi tín hiệu vô tuyến là hoàn toàn vô dụng. Xét cho cùng, tốc độ của tín hiệu vô tuyến tương tự như tốc độ ánh sáng - theo đó, lời chào được gửi tới một thiên hà xa xôi sẽ chỉ đến đích sau hàng triệu năm. Sẽ hợp lý hơn khi mong đợi câu trả lời từ những “hàng xóm” gần hơn - những vật thể có tín hiệu phản hồi giả định sẽ đến được các thiết bị trên trái đất ít nhất là trong suốt cuộc đời của một người.
1 năm ánh sáng bằng bao nhiêu năm Trái Đất?
Có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng năm ánh sáng là một đơn vị thời gian. Trên thực tế, điều này không đúng. Thuật ngữ này không liên quan gì đến các năm trên trái đất, không tương quan với chúng theo bất kỳ cách nào và chỉ đề cập đến khoảng cách mà ánh sáng truyền đi trong một năm trên trái đất.
Chia sẻ bài viết của chúng tôi!
Năm ánh sáng
Trong quá trình khám phá hành tinh của mình, con người cần nhiều biện pháp khác nhau để đo khoảng cách và đoạn đường. Ban đầu, thước đo chiều dài không chính xác vì các dân tộc khác nhau có phương pháp đo riêng. Chỉ đến năm 1791, các nhà khoa học ở Pháp mới đưa ra một thước đo vẫn được sử dụng cho đến ngày nay - mét (từ tiếng Hy Lạp - “thước đo”).
Nhưng vào đầu thế kỷ XX, con người bắt đầu chuyển sự chú ý sang việc khám phá không gian. Và thực tế là Vũ trụ có những khoảng cách đáng kinh ngạc, hệ mét hiện có hóa ra không phù hợp để đo những khoảng cách lớn như vậy. Có thể đo khoảng cách từ hành tinh của chúng ta đến Mặt trăng hoặc sao Hỏa bằng km, nhưng nếu bạn đo khoảng cách đến các hành tinh khác, hoặc thậm chí các ngôi sao, con số sẽ chứa một số lượng không thể tin được.
Và sau đó các nhà khoa học quyết định đưa ra thuật ngữ “năm ánh sáng”.
Bao nhiêu năm ánh sáng vậy?
Chỉ trong một giây, các photon ánh sáng truyền đi quãng đường 300 nghìn km. Năm ánh sáng là số km ánh sáng đi được trong 12 tháng. Tính bằng km, nó sẽ là - 9.460.730.472.580,8 km ≈ 9,46 1015.
Tất nhiên, sử dụng thuật ngữ “năm ánh sáng” sẽ tiện lợi hơn so với việc sử dụng hàng km khổng lồ. Nhưng, tất nhiên, có những giá trị gần đúng:
1 giây ánh sáng ≈ 300 nghìn km.
1 phút ánh sáng ≈ 18 triệu km.
1 giờ ánh sáng ≈ 1.080.000.000 km.
1 ngày ánh sáng ≈ 26.000.000.000 km.
1 tuần ánh sáng ≈ 181.000.000.000 km.
1 tháng ánh sáng ≈ 790.000.000.000 km.
Bao nhiêu?
Chúng ta giả sử rằng tàu vũ trụ bay với vận tốc thoát thứ ba (khoảng 16,8 km mỗi giây), thì sau 18 nghìn năm con tàu sẽ bay được một năm ánh sáng. Và con tàu sẽ bay qua thiên hà Milky Way của chúng ta, có đường kính khoảng một trăm nghìn năm ánh sáng, trong gần 2 tỷ năm nữa!
Ngôi sao gần Mặt trời nhất là Proxima Centauri. Nó nằm ở khoảng cách khoảng bốn năm ánh sáng. Nếu tính bằng km thì con số rất lớn.
Nhưng nếu chúng ta so sánh khoảng cách từ Proxima Centauri đến thiên hà gần nhất, Tinh vân Andromeda, thì ngôi sao này hóa ra rất gần, vì Andromeda nằm cách Dải Ngân hà hai triệu rưỡi năm ánh sáng. Tàu vũ trụ sẽ có thể đến đó sau 35 tỷ năm nữa.
Năm ánh sáng còn có ích lợi gì nữa?
Sử dụng năm ánh sáng giúp chúng ta hiểu được chúng ta có thể cố gắng tìm kiếm những nền văn minh thông minh ở đâu trong vũ trụ. Đây là cách các nhà khoa học xác định nơi nào nên gửi tín hiệu vô tuyến và nơi nào không.
Cách thức hoạt động: tốc độ ánh sáng bằng tốc độ của tín hiệu vô tuyến, và hóa ra việc gửi tin nhắn đến nơi chúng sẽ đến trong hàng nghìn, thậm chí hàng tỷ năm nữa là hoàn toàn vô dụng. Thật hợp lý khi tìm kiếm “hàng xóm” thông qua một tín hiệu được gửi đi sẽ kéo dài ít nhất một mạng người.
Để tính toán, các nhà thiên văn học sử dụng các đơn vị đo lường đặc biệt mà không phải lúc nào người bình thường cũng rõ ràng. Điều này cũng dễ hiểu, vì nếu khoảng cách vũ trụ được đo bằng km thì số 0 sẽ làm lóa mắt. Do đó, để đo khoảng cách vũ trụ, người ta thường sử dụng những đại lượng lớn hơn nhiều: đơn vị thiên văn, năm ánh sáng và parsec.
Khá thường được sử dụng để biểu thị khoảng cách trong Hệ Mặt trời bản địa của chúng ta. Nếu chúng ta cũng có thể biểu thị nó bằng km (384.000 km), thì đường đi gần nhất tới Sao Diêm Vương là khoảng 4.250 triệu km, và điều này sẽ khó hiểu. Đối với những khoảng cách như vậy, đã đến lúc sử dụng đơn vị thiên văn (AU), bằng khoảng cách trung bình từ bề mặt Trái đất đến Mặt trời. Nói cách khác, 1 a.u. tương ứng với chiều dài bán trục lớn của quỹ đạo Trái đất của chúng ta (150 triệu km). Bây giờ, nếu bạn viết rằng khoảng cách ngắn nhất tới Sao Diêm Vương là 28 AU và đường đi dài nhất có thể là 50 AU thì sẽ dễ hình dung hơn nhiều.
Lớn nhất tiếp theo là một năm ánh sáng. Mặc dù từ “năm” hiện diện ở đó nhưng người ta không nên nghĩ rằng chúng ta đang nói về thời gian. Một năm ánh sáng là 63.240 AU. Đây là đường đi mà một tia sáng truyền đi trong thời gian 1 năm. Các nhà thiên văn học đã tính toán rằng từ những góc xa nhất của Vũ trụ, một tia sáng phải mất hơn 10 tỷ năm mới đến được chúng ta. Để tưởng tượng khoảng cách khổng lồ này, hãy viết nó bằng km: 9500000000000000000000000. Chín mươi lăm tỷ nghìn tỷ km thông thường.
Các nhà khoa học bắt đầu đoán rằng ánh sáng không truyền đi ngay lập tức mà ở một tốc độ nhất định, bắt đầu từ năm 1676. Vào thời điểm này, một nhà thiên văn học người Đan Mạch tên là Ole Roemer nhận thấy rằng nhật thực của một trong các vệ tinh của Sao Mộc bắt đầu trễ và điều này xảy ra chính xác khi Trái đất đang di chuyển theo quỹ đạo của nó về phía đối diện của Mặt trời, phía đối diện. về nơi Sao Mộc ở. Một thời gian trôi qua, Trái đất bắt đầu di chuyển ngược lại và nhật thực lại bắt đầu tiến gần đến lịch trình trước đó của chúng.
Như vậy, khoảng 17 phút chênh lệch thời gian đã được ghi nhận. Từ quan sát này người ta kết luận rằng ánh sáng phải mất 17 phút để đi hết một quãng đường bằng chiều dài quỹ đạo Trái đất. Vì đường kính của quỹ đạo đã được chứng minh là xấp xỉ 186 triệu dặm (hiện nay hằng số này là 939.120.000 km), hóa ra chùm ánh sáng di chuyển với tốc độ khoảng 186 nghìn dặm một giây.
Ở thời đại chúng ta, nhờ Giáo sư Albert Michelson, người đã xác định chính xác nhất có thể năm ánh sáng là gì, bằng cách sử dụng một phương pháp khác, kết quả cuối cùng đã thu được: 186.284 dặm trong 1 giây (khoảng 300 km/s). Bây giờ, nếu chúng ta đếm số giây trong một năm và nhân với con số này, chúng ta sẽ thấy rằng một năm ánh sáng dài 5.880.000.000.000 dặm, tương ứng với 9.460.730.472.580,8 km.
Vì mục đích thực tế, các nhà thiên văn học thường sử dụng đơn vị khoảng cách gọi là Parsec. Nó bằng độ dịch chuyển của ngôi sao so với nền của các thiên thể khác 1" khi người quan sát bị dịch chuyển 1 bán kính