Скорость света в световых годах



Галактика
Это изображение спиральной галактики NGC 3972, находящейся на расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли, было получено космическим телескопом “Хаббл”. Авторы и права: NASA / ESA / A. Riess.

Световой год – это величина, измеряющая расстояние, а не время (как можно предположить из названия). Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год, или 9,5 триллионов километров (6 триллионов миль).

В масштабе Вселенной, измерение расстояний в километрах или милях не очень удобно, поэтому был введён световой год. Точно так же, как вы можете измерить расстояние до продуктового магазина за время, необходимое для того, чтобы доехать до него (“Продуктовый магазин находится в 15 минутах езды”), так и астрономы измеряют расстояние до звёзд за время, которое требуется свету для путешествия к нам. Например, ближайшая к нашему Солнцу звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года.


Как далеко находится световой год?

В отличии от скорости вашего автомобиля, которая может меняться в зависимости от поставленных задач, скорость света постоянна во всей Вселенной и определена с высокой точностью. В вакууме свет движется со скоростью 1 079 252 849 км/ч (670 616 629 миль в час). Чтобы найти расстояние для одного светового года, вы должны умножить эту скорость на количество часов в году (8 766). Результат: один световой год равен 9,5 триллионов километров (5 878 625 370 000 миль). На первый взгляд, это может показаться невероятным расстоянием, но только не в огромных масштабах Вселенной.

Зачем использовать световые годы?

Измерение в километрах или милях в астрономическом масштабе было бы чрезвычайно громоздким и непрактичным. Начиная с нашего космического соседства, ближайшая к нам область звездообразования, туманность Ориона, находится на расстоянии 12 651 000 000 000 000 километров или, проще говоря, 1300 световых лет. Центр нашей галактики находится на расстоянии около 27 000 световых лет. Ближайшая к нам спиральная галактика, галактика Андромеды, находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет. Некоторые из самых отдалённых галактик, которые мы можем видеть, находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас.


Андромеда
Фото галактики Андромеды, обработанное астрономом-любителем. Авторы и права: Ivan Bok / CC BY 4.0.

Измерение в световых годах также позволяет астрономам определить, как далеко назад во времени они заглядывают. Поскольку свету требуется время, чтобы добраться до наших глаз, всё, что мы видим на ночном небе, уже произошло. Другими словами, когда вы наблюдаете что-то на расстоянии 1 светового года, вы видите это так, как оно выглядело ровно год назад. Мы видим галактику Андромеды такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад. Самый отдалённый объект, который мы можем видеть, космический микроволновый фон, также является нашим самым старым образом Вселенной, возникшим сразу после Большого Взрыва около 13,8 миллиардов лет назад.

Альтернативы световым годам

Астрономы также используют парсек в качестве альтернативы световому году. Сокращенно от параллакс-секунда, парсек происходит от использования триангуляции для определения расстояния до звёзд. Точнее говоря, это расстояние до звезды, видимое положение которой смещается на 1 угловую секунду (1/3600 градуса) на небе после того, как Земля совершает половину оборота вокруг Солнца. Одна угловая секунда равна 3,26 световых года.

Подобно градусам, световой год также можно разбить на меньшие единицы: световые часы, световые минуты, световых секунды. Например, Солнце находится на расстоянии более 8 световых минут от Земли, а Луна – чуть более чем в одной световой секунде. Учёные используют эти термины, когда говорят о связи с космическими спутниками или роверами. Из-за конечной скорости света отправка сигнала марсоходу Curiosity на Марс может занять более 20 минут.


Будь то световые годы или парсеки, астрономы будут продолжать использовать их для измерения расстояний в нашей бескрайней Вселенной.

Источник: universetoday.ru

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

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

Световой год – общие сведения

Световой год – это внесистемная единица измерения расстояний в космическом пространстве. Она повсеместно используется в популярных книгах и учебниках по астрономии.


1058;ем не менее, в профессиональной астрофизике данная цифра используется крайне редко и зачастую для определения расстояний к недалеким объектам в космосе. Причина этого проста: если определять расстояние в световых годах к дальним объектам в.

090;ематических вычислений будет непрактично и неудобно. Поэтому вместо светового года в профессиональной астрономии используются такая единица измерения как парсек, которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.

Определение термина

Определение термина «световой год» мы можем найти в любом учебнике астрономии. Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. Такое определение может удовлетворить любителя, но специалист по космологии сочтет его неполным. Он заметит, что световой год – это не просто расстояние, которое свет проходит за год, а расстояние, которое луч света за 365,25 земных дня проходит в вакууме, не испытывая на себе влияние магнитных полей.

Световой год равен 9,46 триллионам километров. Именно такое расстояние луч света проходит за год. Но как астрономы добились такого точного определения лучевого пути? Об этом мы поговорим ниже.

Как определили скорость света

В древние времена считалось, что свет распространяется во Вселенной мгновенно. Однако начиная с семнадцатого века, ученые начали сомневаться в этом. Первым в выше предложенном утверждении усомнился Галилей. Именно он пробовал определить время, за которое луч света проходит расстояние в 8 км. Но из-за того, что такое расстояние было ничтожно малым для такой величины, как скорость света, эксперимент закончился неудачей.

Первым серьезным сдвигом в этом вопросе было наблюдение известного датского астронома Олафа Рёмер. В 1676 году он заметил разницу во времени затмения спутников Юпитера в зависимости от приближения и удаления к ним Земли в космическом пространстве. Данное наблюдение Рёмер успешно связал с тем фактом, что чем дальше Земля удаляется от Юпитера, тем больше времени требуется свету, отражаемому от них, чтобы пройти расстояние к нашей планете.

Суть данного факта Рёмер уловил точно, но вот вычислить достоверную величину скорости света ему так и не удалось. Его подсчеты были неверны, поскольку в семнадцатом веке он не мог располагать точными данными о расстоянии от Земли к другим планетам Солнечной системы. Эти данные были определены несколько позже.

Дальнейшие сдвиги в исследованиях и определение светового года

В 1728 году английскому астроному Джеймсу Брэдли, обнаружившему эффект аберрации звезд, удалось первому вычислить примерную скорость света. Он определили ее значение в 301 тыс. км/с. Но это значение было неточным. Более совершенные методы вычисления скорости света были произведены безотносительно к космическим телам – на Земле.

Наблюдения за скоростью света в вакууме при помощи вращающегося колеса и зеркала, были произведены А.Физо и Л. Фуко соответственно. С их помощью физикам удалось приблизиться к реальному значению этой величины.

Точная скорость света

Точную скорость света ученым удалось определить только в прошлом веке. Основываясь на теории электромагнетизма Максвелла, при помощи современной лазерной техники и вычислений с поправкой на коэффициент преломления лучевого потока в воздухе, ученым удалось вычислить точную величину скорости света 299 792,458 км/с. Этой величиной астрономы пользуются до сих пор. Дальше определить световой день, месяц и год было уже делом техники. Путем нехитрых вычислений ученые получили цифру 9,46 триллионов километров – именно столько времени потребовалось бы лучу света для того, чтобы облететь длину земной орбиты.

Источник: SpaceGid.com

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.