1 световой год в километрах сколько лететь


По телевидению или в интернете мы часто слышим и видим фразу, что такой-то космический объект расположен в нескольких сотнях световых лет от Земли. Дело в том, что очень сложно измерять космические расстояния в метрах и километрах. Именно поэтому ученые и астрономы используют другие единицы измерения. Одна из этих величин носит название "световой год".

Что же такое "световой год"?

Пусть само название не вводит вас в заблуждение, ведь это не единица времени, как день или год в нашем понимании. Световой год — это единица длинны. В астрономии под ней подразумевают расстояние, которое свет преодолел за один земной год.


Обычно, "световые года" используют в фантастических фильмах или в астрономических учебниках для определения расстояния в пределах Солнечной системы. Для определения расстояния между космическими объектами во всей Вселенной используется другая единица измерения — парсек.

Само определение и фраза "светового года" появилось в 1838 году, после успешного расчета расстояния от Солнца до звезды 61 Лебедя. Ввод этой измерительной величины был связан с необходимостью использовать значения, подходившие под космические масштабы.

Изначально, для определения светового года взяли тропический год, то есть полную смену сезонов на Земле. Но измерения были крайне не точными и в 1984 году за основу взяли юлианский год, равный 365 дням.

Иллюстрация с сайта Роскосмоса

Как определить скорость света?

Логично предположить, что для расчета светового года необходимо знать скорость света. Астрономы полагали, что движение лучей света в космосе происходит мгновенно, но в 17 веке эта теория была поставлен под вопрос.


Галилео Галлилей первым в мире попытался вычислить скорость света. Но его исследования, к сожалению, не были успешны. Но в 1728 году английский астроном Джеймс Брэдли сумел рассчитать примерную величину. Он определил, что скорость света равна 301 000 км/c.

Но это были лишь примерные цифры. Более точный результат удалось получить только в 20 веке с помощью современных технологий и лазеров. С поправкой на коэффициент преломления лучей величина составила 299 792,458 км/c. Данные цифры астрономы используют и по сей день.

Чему же равен световой год?

Световая секунда равняется 299 792 458 метров, следовательно, за минуту свет преодолевает 17 987 547 480 метров. Как правило, эти цифры астрономы применяют для измерения расстояний внутри нашей Солнечной системы.

Для изучения же космических объектов в масштабах Вселенной за основу берут световой год, который равен 9,460 триллионов километров, что в свою очередь равно 0,306 парсек.


К примеру, что бы свет от Полярной звезды долетел до Земли необходимо 434 года. Именно поэтому, когда мы наблюдаем за различными небесными телами, мы видим их не такими, какими они являются в данный момент времени. Мы видим их такими, какими они были.

Фотография взята с сайта wikipedia.org. Автор: Milky_Way_2005.jpg: R. Hurtderivative work: antropia (talk)

Источник: zen.yandex.ru

Как давно определили скорость света

Еще в XVII веке ученые пытались определить скорость света. Ранее астрономы предполагали, что лучи разносятся в пространстве мгновенно. В этом усомнился Галилео Галилей. Он поставил целью вычислить время прохождения лучом света определенного расстояния, равного восьми километрам. Но его опыты были неудачны. Исследования датского ученого О. Рёмера тоже не увенчались успехом. Он заметил временную разницу в затмениях спутников других планет в зависимости от положения Земли. Когда она находится дальше от другого космического объекта, то лучам света необходимо больше времени для достижения земной поверхности. Вычислить их скорость у него не получилось.


Впервые примерно подсчитать скорость света удалось англичанину Джеймсу Брэдли в XVIII веке. Этот астроном установил ее значение в 301 000 км/с. В прошлом столетии, используя теорию электромагнетизма Максвелла, ученые смогли точно вычислить значение скорости луча. Исследования проводились при использовании новейших лазерных технологий, учитывая коэффициенты их преломления. Рассчитанная скорость света оказалась равной 299 792 километров 458 метров в секунду. Это помогло определить удобную единицу измерения космического пространства.

Скорость света

Чему равен 1 световой год в километрах

Для расчета взяли за основу 365 суток. Если вычислить суточную величину в секундах, то получится 86 400 секунд. А во всех указанных сутках их число составит 31 557 600.

Мы посчитали, какое расстояние проходит луч света за секунду. Умножив эту величину на 31 557 600, получим чуть более 9,4 триллиона. Это световой год, измеренный в километрах. Именно это расстояние пройдет световой луч за 365 суток в вакууме. Такой путь он проделает, облетая земную орбиту без воздействия полей гравитации.

Примеры некоторых расстояний, рассчитанных подобным образом


  • Расстояние от Земли до Луны луч света преодолевает за 1 минуту 3 секунды;
  • В 100 000 таких лет можно определить диаметр нашего галактического диска;
  • Расстояние в световых часах от Солнца до Плутона равно 5,25 часа;
  • Галактику Андромеду луч с земли достигнет через 2 500 000 световых лет, а звезду Проксима Центавра всего за 4;
  • Солнечный свет доходит до нашей планеты за 8,20 минуты;
  • На расстоянии 26 тыс. световых лет расположен от Солнца Центр нашей Галактики;
  • Скопление Девы расположено на расстоянии 58 000 тысяч подобных лет от нашей планеты;
  • Десятками миллионов таких лет измеряются скопления галактик по диаметру;
  • Максимальное измеренное расстояние от Земли до края видимой Вселенной составило 45 млрд световых лет.

Скорость света в космосе

Чем он так важен

Рассчитанная скорость света дала возможность астрономам определить расстояние между планетами, звездами, галактиками. Стало очевидно, что свет, испускаемый звездой, не достигает Земли молниеносно. Наблюдая на небе космические объекты, мы видим прошлое. Взрыв далекой планеты, случившийся сотни лет назад, ученые зафиксируют лишь сегодня.


В пределах нашей Вселенной применение расчетов в этой единице измерения удобно. Реже используются часы, недели или месяцы. При определении расстояния к дальним космическим объектам, полученная величина будет огромна. Пользоваться подобными значениями при математических подсчетах становятся затруднительно и непрактично. Ученые это учли, и для астрономических вычислений больших расстояний используют другую единицу измерения – парсек. Для сложных математических расчетов он более приемлем. Световой год равняется одной трети парсека.

Соотношение световых и земных лет

В своей жизни мы часто измеряем расстояние: до работы, ближайшего магазина, другого города. Мы сравниваем разные величины друг с другом. Это помогает оценить разницу. Понятия световых и земных лет многим кажутся похожими, если не одинаковыми. Возникает желание их сопоставить. Тут необходимо сначала выбрать, что подразумевать под земным годом. Можно определить его как расстояние, пройденное нашей планетой за 365 суток. При этих параметрах один световой подобный период станет равен 63 тысячам земных лет.

Если же земной исчислять в сутках, то он будет считаться единицей измерения времени. А световым обозначают расстояние. И сравнение подобных величин бессмысленно. В этом случае нет ответа на вопрос.

Источник: LivePosts.ru

Интересный факт о природе вселенной


Звезда Бетельгейзе в созвездии Орион должна взорваться в обозримом будущем (на самом деле — в пределах нескольких веков).

Бетельгейзе расположена от нас на расстоянии от 495 до 640 световых лет.
Если она взрывается прямо сейчас, то этот взрыв жители Земли увидят лишь через 500-600 лет.

А если вы видите взрыв сегодня, то помните, что на самом деле взрыв произошёл примерно во времена Ивана Грозного…

Земной год

Земным годом считается расстояние, проходимое землей за один год. Если принимать во внимание все расчеты, то один световой год равен 63242 земным годам. Эта цифра относится именно к планете Земля, к другим, например Марсу или Юпитеру, они будут совсем иными. Световой год исчисляет расстояние от одного объекта небесного тела до другого. Цифры световых и земных лет настолько разные, хотя и означают расстояние.

Масштабы

  • Предположим, что современный космический корабль покидает Солнечную систему с третьей космической скоростью (≈ 16,7 км/с). Первый световой год он преодолеет за 18000 лет!
  • 4,36 световых года до ближайшей к нам звездной системы (Альфы Центавра) он преодолеет примерно за 78 тысяч лет!
  • Нашу галактику Млечный Путь, имеющую в поперечнике примерно 100 000 световых лет, он пересечет за 1 млрд. 780 млн. лет.
  • А до ближайшей к нам большой галактики, Туманности Андромеды, космический корабль домчится лишь спустя 36 миллиардов лет…
  • Вот такие пироги. А ведь в теории даже Вселенная возникла всего 16 млрд. лет назад…

Видео

Источник: asteropa.ru

В современную эпоху люди разработали несколько действительно быстрых устройств. У нас есть невероятно быстрые самолеты, сверхбыстрые истребители, скоростные пассажирские железнодорожные экспрессы и так далее. Тем не менее, во вселенной есть нечто, что движется быстрее всего того, что мы можем создать — это свет.

Возможно, некоторые из вас задумывались — а каково это было бы путешествовать со скоростью света?

И что происходит, когда мы путешествуем со скоростью света? Краткий ответ таков: например, человек, путешествующий с такой скоростью, испытывает замедление времени. Для этого человека время будет двигаться медленнее, чем для того, кто не движется.

До 1900-х годов мир твердо верил в взгляд Исаака Ньютона с точки зрения объектов и гравитации. Однако в 20 веке Альберт Эйнштейн навсегда изменил этот мир.

Теория относительности, выдвинутая Эйнштейном, прояснила многие сомнения относительно массы и энергии. Уравнение эквивалентности массы и энергии доказало, что масса и энергия взаимопревращаемы, а это означает, что масса может быть преобразована в энергию и наоборот.


Он предположил, что нет стандартной системы отсчета. Все относительно — даже время. Исходя из этого, был сделан вывод, что скорость света постоянна и не зависит от наблюдателя. Следовательно, если человек движется со скоростью, равной половине скорости света, в том же направлении, что и сам свет, то луч света для него будет выглядеть так же, как и для неподвижного человека.

1 световой год в километрах сколько лететь

Что означает эквивалентность массы-энергии?

Это означает, что если объект движется со скоростью, которая составляет 10% от скорости света, то он будет испытывать увеличение своей массы на 0,5% от его первоначальной массы. С другой стороны, если объект путешествовал бы со скоростью 90% скорости света, тогда его масса была бы в 2 раза больше его первоначальной массы.

Скорость света «С» (имеется в виду скорость света в вакууме) — это фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора системы отсчёта. Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом. А теперь ответим на некоторые вопросы.

Можем ли мы путешествовать со скоростью света?


Нет, к сожалению мы не можем путешествовать со скоростью света.

Видите ли, если объект движется со скоростью света, его масса будет расти в геометрической прогрессии! Подумайте об этом — скорость света составляет около 299 792 километров в секунду  (1.079.252.848,8 км. в час) и когда объект движется с такой скоростью, его масса становится бесконечной.

Поэтому для перемещения объекта потребуется бесконечная энергия, что невозможно. Вот почему ни один материальный объект не может двигаться со световой скоростью или со скоростью, превышающей скорость света.

1 световой год в километрах сколько лететь

Сколько понадобиться времени, чтобы преодолеть расстояние в один световой год? (световой год — это расстояние, которое свет проходит в вакууме за один год, около 10 триллионов километров).

На световой скорости: один год
На половине скорости света: два года
Корабли Breakthrough Starshot, что будут путешествовать со скоростью 0,2с: ~ 5 лет
На скорости самого быстрого за всю историю человека искусственного объекта (Гелиос 2,): ~ 4.269 лет
При скорости атома водорода в ядре Солнца: ~ 15.500 лет
На максимальной скорости ракеты Saturn V, которая доставила человека на Луну: ~ 108.867 лет
На скорости самого быстрого самолета в мире: ~ 305.975 лет
На скорости звука: ~ 882327 лет
На скорости автомобиля по шоссе: ~ 8.388.270 лет
При скорости ходьбы : ~ 215.993.799 лет
В темпе улитки: ~ 83.304.201.370.000 лет

Сколько времени займет путешествие на расстояние одного светового года со скоростью в одну десятую скорости света? 

Логично предположить, что путешественнику понадобиться десять лет.

Однако, странные вещи могут случаться, когда вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света.

Допустим, космонавт находится на космическом корабле, движущемся со скоростью в одну десятую скорости света, и он покидает Землю и летит на какую-то гипотетическую планету на расстоянии одного светового года.

1 световой год в километрах сколько лететь
© Pixabay License

Наблюдатель остается на Земле и смотрит, как путешествует космонавт. И действительно, с точки зрения наблюдателя, космонавту понадобится десять лет, чтобы добраться до этой планеты. Но поскольку путешественник движется с субсветовой скоростью, время течет медленнее для него, чем для наблюдателя.

То есть каждый раз, когда часы на Земле отсчитывают минуту, на космическом корабле часы проходят чуть меньше одной минуты.

Это означает, что с точки зрения путешественника (на космическом корабле) понадобится менее десяти лет, чтобы добраться до пункта назначения!

Разница в этом случае довольно мала: она составляет около 99,4% из десяти лет. Это означает, что космический полет окажется примерно на двадцать дней короче, чем для наблюдателя на Земле.

Существует уравнение для расчета замедления времени с учетом относительной скорости объекта:

Δ𝑡′= Δ𝑡0 / √1− 𝑣2 / 𝑐2

Где Δ𝑡0 — временной интервал путешественника (называемый собственным временем), Δ𝑡 ′ — временной интервал Земли, 𝑣 — скорость путешественника (на который ссылается Земля), а 𝑐 — скорость света.

Для повседневных скоростей (например, скорости самолета) 𝑣 мала, поэтому эффекты замедления времени незначительны. Но если мы двигаемся со скоростью больше чем 1/10 скорости света, мы начинаем видеть заметные эффекты.

Что если мы будем двигаться почти со скоростью света?
Если мы говорим о скорости, почти равной скорости света, скажем, 90% скорости света, то будут весьма интересные наблюдения.

1 световой год в километрах сколько лететьС одной стороны, человек, путешествующий с такой скоростью, испытает замедление времени. Для этого человека время будет идти медленнее, чем для того, кто не движется.

Например, если человек путешествует в космосе со 90% скорости света, то для этого человека будут проходить только 10 минут времени, в то время как для наблюдателя на Земле пройдет 20 минут. Время будет сокращено вдвое!

Кроме того, поле зрения космического путешественника резко изменится. Мир предстанет перед ним через окно в форме туннеля перед космическим кораблем, в котором он путешествует. Кроме того, звезды впереди будут казаться голубыми, а звезды позади — красными.

Это связано с тем, что световые волны от звезд перед кораблем будут собираться вместе, в результате чего объекты будут казаться синими, а световые волны от звезд за кораблем будут расходиться и выглядеть красными, вызывая экстремальный эффект Доплера.

После определенной скорости космический путешественник увидит только черноту, потому что длина волны света, попадающего на его глаза, будет вне видимого спектра.

Но эффект замедления времени усиливается, если двигаться все быстрее и быстрее. Скажем, космический корабль летит со скоростью 99,999999% от скорости света — тогда, с точки зрения наблюдателя на Земле, космонавт в основном движется со скоростью света, и ему понадобится один год, чтобы добраться до планеты, расположенной на расстоянии одного светового года.

1 световой год в километрах сколько лететь

Но с точки зрения космонавта, такое путешествие займет только чуть более часа! Этот эффект называется релятивистским замедлением времени, и он связан со многими другими странными вещами, которые происходят, когда объекты движутся с релятивистскими скоростями (то есть со скоростями, близкими к скорости света).

Эти понятия замедления времени и специальной теории относительности особенно интересны для размышления. Например, если в один прекрасный день у нас развивается скорость, близкая к скорости света, мы можем двигаться «вперед» во времени относительно Земли.

Космонавт может путешествовать в течение нескольких месяцев или лет на своем космическом корабле и вернуться на Землю, чтобы обнаружить, что все остальные постарели на десятилетия или столетия!

Другая возможность состоит в том, что те путешественники, которые исследуют глубокие просторы космоса, смогут перемещаться на большие расстояния, не состарившись, и все благодаря замедлению времени. Вы сами можете посчитать, как зависит течение времени от скорости:

 

Калькулятор показывает замедление времени для космического путешественника по сравнению с наблюдателем с Земли, где временной интервал — это время, прошедшее на земле, скорость ракеты — это скорость космического корабля и космонавта, а относительное время — это время, которое прошло для космонавта на космическом корабле. Считать можно как в одну, так и в другую стороны.

На калькуляторе вы сможете видеть, что  для того, чтобы разница в двух временных интервалах была заметной, скорость путешественника (скорость ракеты) должна быть чрезвычайно высокой — того же порядка, что и скорость света (299792.4 км/с).

Вот почему релятивистские эффекты настолько противоречивы: мы не можем испытать их в повседневной жизни и не замечаем их.

Конечно, эти эффекты реальны и измеримы. Часы на спутниках идут немного медленнее, чем на поверхности Земли. Как только мы сможем путешествовать со скоростью, достаточно близкой к скорости света — например, при 0,8 С — мы также увидим релятивистский эффект.

Источник: ab-news.ru

22 февраля 2017 года NASA сообщило, что у одиночной звезды TRAPPIST-1 найдены 7 экзопланет. Три из них находятся в том диапазоне расстояний от звезды, в котором планета может иметь жидкую воду, а вода — это ключевой условие для жизни. Сообщается также, что данная звездная система находится на расстоянии в 40 световых лет от Земли.

Это сообщение наделало много шума в СМИ, кое-кому даже показалось, что человечество находится в шаге от строительства новых поселений у новой звезды, но это не так. Но 40 световых лет — это много, это МНОГО, это слишком много километров, то есть это чудовищно колоссальное расстояние!

Из курса физики известна третья космическая скорость — это такая скорость, которую должно иметь тело у поверхности Земли, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. Значение этой скорости равно 16,65 км/сек. Обычные орбитальные космические корабли стартуют со скоростью 7,9 км/сек, и вращаются вокруг Земли. В принципе, скорость в 16-20 км/сек, является вполне доступной современным земным технологиям, но не более!

Человечество еще не научилось разгонять космические корабли быстрее, чем 20 км/сек.

Рассчитаем, сколько лет понадобиться звездолету, летящему со скоростью в 20 км/сек, чтобы преодолеть 40 световых лет и достичь звезды TRAPPIST-1.
Один световой год — это расстояние, которое проходит луч света в вакууме, а скорость света равна примерно 300 тыс. км/сек.

Космический корабль, сделанный руками людей, летит со скоростью в 20 км/сек, то есть в 15000 раз медленнее скорости света. 40 световых лет такой корабль преодолеет за время равное 40*15000=600000 лет!

Земной корабль (при современном уровне технологии) долетит до звезды TRAPPIST-1 примерно за 600 тыс. лет! Человек разумный существует на Земле (по мнению ученых) всего 35-40 тыс. лет, а тут целых 600 тыс. лет!

В ближайшее время технологии не позволят человеку достичь звезды TRAPPIST-1. Даже перспективные двигатели (ионные, фотонные, космические паруса и т.д.), которых нет в земной реальности, оценочно, могут разогнать корабль до скорости в 10000 км/сек, а значит, время полета до системы TRAPPIST-1 сократится до 120 лет. Это уже более-менее приемлемое время для полета с помощью анабиоза или для нескольких поколений переселенцев, но на сегодняшний день все эти двигатели — фантастика.

Даже ближайшие звезды пока еще слишком далеки от людей, слишком далеки, не говоря уже о звездах нашей Галактики или других галактиках.

Поперечник нашей галактики Млечный Путь составляет примерно 100 тыс. световых лет, то есть путь из конца в конец для современного земного корабля составит 1,5 млрд. лет! Наука предполагает, что нашей Земле 4,5 млрд. лет, а многоклеточной жизни примерно 2 млрд. лет. Расстояние до ближайшей к нам галактики — Туманности Андромеды — 2,5 млн. световых лет от Земли — какие чудовищные расстояния!

Как видно, из всех ныне живущих людей никто и никогда не ступит ногой на землю планеты у другой звезды.

Источник: www.segodnia.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.