Разстояние, изминато от светлината за 1 година. Колко километра има една светлинна година и равна ли е на земята

Какъвто и начин на живот да водим, каквото и да правим, по един или друг начин, ние използваме някои мерни единици всеки ден. Искаме чаша вода, затопляме собствената си закуска до определена температура, визуално преценяваме колко ни трябва да вървим до най-близкия пощенска станция, уговорете среща за среща определено времеи така нататък. Всички тези действия изискват

Не само изчисления, но и определено измерване на различни цифрови категории: разстояние, количество, тегло, време и т.н. В нашата Ежедневиетоизползваме редовно числа. И тези числа отдавна са свикнали, сякаш с някакви инструменти. Но какво се случва, когато излезем от ежедневната си зона на комфорт и се сблъскаме с необичайното числови стойности? В тази статия ще говоримза фантастичните фигури на Вселената.

универсални открити пространства

Още по-изненадваща е ситуацията с космически разстояния. Доста сме наясно с километрите до съседния град и дори от Москва до Ню Йорк. Но е трудно да си представим визуално разстоянията, когато става въпрос за мащаба на звездните купове. Точно сега ще ни трябва така наречената светлинна година. В крайна сметка разстоянията дори между съседни звезди са изключително големи и измерването им в километри или мили е просто ирационално. И тук въпросът не е само в трудността да се възприемат огромните получени числа, но и в броя на техните нули. Проблемът става да напиша номера. Например разстоянието от Земята до Марс през периода на най-близко приближаване е 55,7 милиона километра. Стойност с шест нули. Но Марс е един от най-близките ни космически съседи! Разстоянието до най-близката звезда, с изключение на Слънцето, ще бъде милиони пъти по-голямо. И тогава, ако го измерим в километри или мили, астрономите ще трябва да отделят часове от времето си само за записване на тези гигантски количества. Светлинната година реши този проблем. Изходът беше доста гениален.

Какво е светлинна година?

Вместо да се измисли нова мерна единица, която е сбор от единици от по-малък порядък (както се случва с милиметри, сантиметри, метри, километри), беше решено да се свърже разстоянието с времето. Всъщност фактът, че времето също е физическо поле, повлияване на събитията, др

освен това, взаимосвързан и конвертируем с пространството, е открит от Алберт Айнщайн и доказан чрез неговата теория на относителността. Постоянна скоростстана скоростта на светлината. И преминаването на светлинен лъч определено разстояниеза единица време даде нови физически пространствени величини: светло второ, светлинна минута, светлинен ден, светлинен месец, светлинна година. Например за секунда лъч светлина (в космически условия – вакуум) изминава разстояние от около 300 хиляди километра. Лесно е да се изчисли, че една светлинна година е равна на приблизително 9,46 * 10 15 . И така, разстоянието от Земята до най-близкото космическо тяло, Луната, е малко повече от една светлинна секунда, до Слънцето - около осем светлинни минути. маргинални тела слънчева системаНа модерни идеиобикаляйки на разстояние една светлинна година. Следващата най-близка до нас звезда, или по-скоро система от двойни звезди, Алфа и Проксима Кентавър, е толкова далеч, че дори светлината от тях достига до нашите телескопи само четири години след началото. И все пак това са най-близките до нас небесни тела. Светлината от другия край на Млечния път отнема повече от сто хиляди години, за да достигне до нас.

Това е определението, препоръчано за използване в научно-популярна литература. В професионалната литература за изразяване на големи разстояния обикновено се използват парсеци и кратни единици (кило- и мегапарсеци) вместо светлинна година.

Преди (до 1984 г.) една светлинна година беше разстоянието, изминато от светлината за една тропическа година, отнесено към епохата 1900.0. Новата дефиниция се различава от старата с около 0,002%. Тъй като тази единица за разстояние не се използва за много точни измервания, няма практическа разлика между старите и новите дефиниции.

Числени стойности

Светлинна година е:

• 9 460 730 472 580 800 метра (приблизително 9,5 петаметра)

Свързани единици

Следните единици се използват доста рядко, обикновено само в популярни публикации:

• 1 светлинна секунда = 299 792,458 км (точно)
• 1 светлинна минута ≈ 18 милиона км
• 1 светлинен час ≈ 1079 милиона км
• 1 светлинен ден ≈ 26 милиарда км
• 1 светлинна седмица ≈ 181 милиарда км
• 1 светлинен месец ≈ 790 милиарда км

Разстояние в светлинни години

Светлинната година е удобна за качествено представяне на скалите на разстоянията в астрономията.

Мащаб	Стойност (ст. години)	Описание
Секунди	4 10 −8	Средното разстояние до Луната е приблизително 380 000 км. Това означава, че на светлинен лъч, излъчен от повърхността на Земята, са необходими около 1,3 секунди, за да достигне повърхността на Луната.
минути	1,6 10 −5	Една астрономическа единица се равнява на приблизително 150 милиона километра. Така светлината пътува от Слънцето до Земята за около 500 секунди (8 минути 20 секунди).
Гледам	0,0006	Средното разстояние от Слънцето до Плутон е приблизително 5 светлинни часа.
	0,0016	Апарати от сериите "Пионер" и "Вояджър", летящи извън Слънчевата система, около 30 години след изстрелването, се оттеглиха на разстояние около сто астрономически единициот Слънцето, а времето им за отговор на заявки от Земята е приблизително 14 часа.
година	1,6	Вътрешният ръб на хипотетичния облак на Оорт се намира на 50 000 AU. д. от Слънцето, а външната - 100 000 а. д. За да покрие разстоянието от Слънцето до външния ръб на облака, светлината ще отнеме около година и половина.
	2,0	Максимален радиус на площта гравитационно влияниеСлънце ("Сферите на Хил") - приблизително 125 000 а. д.
	4,22	Най-близката до нас звезда (без да броим Слънцето), Проксима Кентавър, се намира на разстояние 4,22 sv. на годината .
Милениум	26 000	Центърът на нашата Галактика е приблизително на 26 000 светлинни години от Слънцето.
	100 000	Диаметърът на диска на нашата галактика е 100 000 светлинни години.
Милиони години	2,5 10 6	Най-близката спирална галактика M31, известната галактика Андромеда, е на 2,5 милиона светлинни години.
	3.14 10 6	Галактиката Триъгълник (M33) се намира на 3,14 милиона светлинни години и е най-отдалеченият неподвижен обект, видим с невъоръжено око.
	5,9 10 7	Най-близкият клъстер от галактики, клъстерът Дева, е на 59 милиона светлинни години.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	Гравитационната аномалия "Великият атрактор" се намира на разстояние 150-250 милиона светлинни години от нас.
Милиарди години	1,2 10 9	Великата стена на Слоун е едно от най-големите образувания във Вселената, нейните размери са около 350 Mpc. За да го преодолее светлината от край до край, ще отнеме около милиард години.
	1,4 10 10	Размерът на причинно свързана област от Вселената. Изчислява се от възрастта на Вселената и максималната скорост на пренос на информация - скоростта на светлината.
4,57 10 10	Съпътстващото разстояние от Земята до края на наблюдаваната вселена във всяка посока; съпътстващият радиус на наблюдаваната Вселена (в рамките на стандартния космологичен модел Lambda-CDM).

Скали за галактически разстояния

• Една астрономическа единица с добра точност е равна на 500 светлинни секунди, тоест светлината пътува от Слънцето до Земята за около 500 секунди.

Вижте също

Връзки

1. Международна Организация по Стандартизация. 9.2 Мерни единици

Бележки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "светлинна година" в други речници:

Извънсистемна единица за дължина, използвана в астрономията; 1 S. g. равно на разстоянието, пресечен от светлиназа 1 година. 1 S. g. \u003d 0,3068 парсек \u003d 9,4605 1015 m. Физическо енциклопедичен речник. М.: Съветска енциклопедия. Главен редакторА. М. Прохоров ... ... Физическа енциклопедия

СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за астрономическо разстояние, равна на разстоянието, което светлината изминава отворено пространствоили във ВАКУУМ за един тропическа година. Една светлинна година е равна на 9,46071012 км... Научно-технически енциклопедичен речник

СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за дължина, използвана в астрономията: пътят, изминат от светлината за 1 година, т.е. 9.466?1012 км. Разстоянието до най-близката звезда (Проксима Кентавър) е приблизително 4,3 светлинни години. Най-далечните звезди в Галактиката се намират на ... ... Съвременна енциклопедия

Единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, т.е. 9,46 × 1012 km ... Голям енциклопедичен речник

Светлинна година- СВЕТЛИННА ГОДИНА, единица за дължина, използвана в астрономията: пътят, изминат от светлината за 1 година, т.е. 9.466´1012 км. Разстоянието до най-близката звезда (Проксима Кентавър) е приблизително 4,3 светлинни години. Най-далечните звезди в Галактиката се намират на ... ... Илюстрован енциклопедичен речник

Несистемна единица за дължина, използвана в астрономията. 1 светлинна година е разстоянието, което светлината изминава за 1 година. 1 светлинна година е равна на 9.4605E+12 km = 0.307 pc... Астрономически речник

Единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, тоест 9,46 1012 км. * * * СВЕТЛИНА ГОДИНА СВЕТЛИНА ГОДИНА, единица за междузвездни разстояния; пътят, който светлината изминава за една година, т.е. 9,46x1012 км ... енциклопедичен речник

Светлинна година- единица за разстояние, равна на пътя, изминат от светлината за една година. Една светлинна година е 0,3 парсек... Концепции съвременна естествена наука. Речник на основните термини

Със сигурност, след като сте чули в някакъв фантастичен екшън филм изразът а ла „20 до Татуин светлинни години“, мнозина зададоха основателни въпроси. Ще назова някои от тях:

Една година не е ли време?

Тогава какво е светлинна година?

Колко километра има?

Колко време ще отнеме светлинна година космически корабс Земята?

Реших да посветя днешната статия на обяснението на значението на тази мерна единица, сравнявайки я с нашите обичайни километри и демонстрирайки мащабите, които Вселена.

Виртуален състезател.

Представете си човек, в нарушение на всички правила, който се втурва по магистралата със скорост от 250 км / ч. За два часа той ще преодолее 500 км, а за четири - цели 1000. Освен ако, разбира се, не се разбие в процеса ...

Изглежда, че това е скоростта! Но за да обиколя цялата Земята(≈ 40 000 км), нашият ездач ще се нуждае от 40 пъти повече време. И това вече е 4 х 40 = 160 часа. Или почти цяла седмица непрекъснато каране!

Накрая обаче няма да кажем, че е изминал 40 000 000 метра. Тъй като мързелът винаги ни е принуждавал да измисляме и използваме по-кратки алтернативни мерни единици.

Лимит.

от училищен курсфизика всеки трябва да знае, че най-бързият ездач в вселена- светлина. За една секунда лъчът му покрива разстояние от приблизително 300 000 км, а земното кълбо, по този начин, ще обиколи за 0,134 секунди. Това е 4 298 507 пъти по-бързо от нашия виртуален състезател!

от Земятапреди Лунасветлината достига средно за 1,25 s, до слънценеговият лъч ще се втурне за малко повече от 8 минути.

Колосално, нали? Но съществуването на скорости, по-големи от скоростта на светлината, все още не е доказано. Ето защо академичните средиреши, че би било логично да се измерват космическите мащаби в единици, които една радиовълна пътува през определени интервали от време (каквато по-специално е светлината).

Разстояния.

По този начин, светлинна година- нищо повече от разстоянието, което един лъч светлина преодолява за една година. В междузвездни мащаби използването на единици за разстояние, по-малки от това, няма много смисъл. И все пак са. Ето техните приблизителни стойности:

1 светлинна секунда ≈ 300 000 км;

1 светлинна минута ≈ 18 000 000 км;

1 светлинен час ≈ 1 080 000 000 км;

1 светлинен ден ≈ 26 000 000 000 км;

1 светлинна седмица ≈ 181 000 000 000 км;

1 светлинен месец ≈ 790 000 000 000 км.

А сега, за да разберете откъде идват числата, нека изчислим на какво е равно едно светлинна година.

Има 365 дни в годината, 24 часа в денонощието, 60 минути в час и 60 секунди в минута. Така една година се състои от 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 секунди. Светлината изминава 300 000 км за една секунда. Следователно за една година неговият лъч ще покрие разстояние от 31 536 000 х 300 000 = 9 460 800 000 000 км.

Този номер гласи така: ДЕВЕТ ТРИЛИОНА ЧЕТИРИСТОТИН ШЕСТДЕСЕТ МИЛИАРДА ОСЕМСТОТИН МИЛИАНДАкилометри.

Разбира се, точната стойност светлинна годинамалко по-различно от изчисленото от нас. Но когато описвате разстоянията до звездите в научно-популярни статии най-висока точностпо принцип не е необходимо и сто или два милиона километра няма да играят специална роля тук.

Сега нека продължим нашите мисловни експерименти...

Везни.

Да приемем, че е модерно космически кораблиста слънчева системаот третия космическа скорост(≈ 16,7 km/s). Първият светлинна годинатой ще преодолее след 18 000 години!

4,36 светлинни годинидо най-близката ни звездна система ( Алфа Кентавър, вижте изображението в началото) ще преодолее след около 78 хиляди години!

Нашите галактика млечен път , с диаметър приблизително 100 000 светлинни години, то ще премине след 1 милиард 780 милиона години.

По един или друг начин, в ежедневието си ние измерваме разстояния: до най-близкия супермаркет, до къщата на роднини в друг град, до и т.н. Въпреки това, когато става въпрос за необятните пространства на космоса, се оказва, че използването на познати стойности като километри е изключително ирационално. И въпросът тук е не само в трудността да се възприемат получените гигантски стойности, но и в броя на цифрите в тях. Дори писането на толкова много нули ще стане проблем. Например от Марс до Земята най-много кратко разстояние- 55,7 милиона километра. Шест нули! Но червената планета е един от най-близките ни съседи в небето. Как да използваме тромавите числа, които ще се получат при изчисляване на разстоянието дори до най-близките звезди? И точно сега имаме нужда от такава стойност като светлинна година. колко е той Сега нека го разберем.

Концепцията за светлинна година също е тясно свързана с релативистката физика, в която тясна връзкаа взаимната зависимост на пространството и времето е установена в началото на 20-ти век, когато постулатите на Нютоновата механика рухват. Преди тази стойност на разстоянието, по-големите единици в системата

бяха формирани съвсем просто: всяка следваща беше набор от единици от по-малък порядък (сантиметри, метри, километри и т.н.). В случай на светлинна година разстоянието беше обвързано с времето. съвременна наукаЗнаем, че скоростта на светлината във вакуум е постоянна. Освен това тя е максимална скороств природата, допустими в съвременната релативистка физика. Именно тези идеи бяха в основата на новото значение. Една светлинна година е равна на разстоянието, което един светлинен лъч изминава за една земна календарна година. В километри това е приблизително 9,46 * 10 15 километра. Интересното е, че до най-близката луна един фотон изминава разстоянието за 1,3 секунди. До Слънцето - около осем минути. Но до следващите най-близки звезди, Алфа, и вече около четири светлинни години.

Просто фантастично разстояние. В астрофизиката има още по-голяма мярка за пространство. Една светлинна година е около една трета от парсек, още по-голяма мерна единица за междузвездни разстояния.

Скоростта на разпространение на светлината при различни условия

Между другото, има и такава характеристика, че фотоните могат да се разпространяват с различна скорост в различни среди. Вече знаем колко бързо летят във вакуум. И когато казват, че една светлинна година е равна на разстоянието, изминато от светлината за една година, те имат предвид точно празното космическо пространство. Въпреки това е интересно да се отбележи, че при други условия скоростта на светлината може да бъде по-малка. Например в въздушна средафотоните се разпръскват с няколко по-бавна скоростотколкото във вакуум. С кое - зависи от конкретното състояние на атмосферата. По този начин в среда, пълна с газ, една светлинна година би била малко по-малка. То обаче не би се различавало съществено от приетото.

Знаете ли защо астрономите не използват светлинната година за изчисляване на разстоянията до отдалечени обекти в космоса?

Светлинната година е несистемна единица за измерване на разстояния в космическото пространство. Той е повсеместен в популярните книги и учебници по астрономия. В професионалната астрофизика обаче тази цифра се използва изключително рядко и често за определяне на разстояния до близки обекти в космоса. Причината за това е проста: ако определите разстоянието в светлинни години до далечни обекти във Вселената, числото ще бъде толкова огромно, че ще бъде непрактично и неудобно да го използвате за физически и математически изчисления. Следователно, вместо светлинна година, професионалната астрономия използва такава мерна единица като , която е много по-удобна за работа при извършване на сложни математически изчисления.

Определение на термина

Можем да намерим дефиницията на термина "светлинна година" във всеки учебник по астрономия. Светлинна година е разстоянието, което един светлинен лъч изминава за една земна година. Подобно определение може да задоволи аматьора, но космологът ще го намери за непълно. Той ще забележи, че една светлинна година не е просто разстоянието, което светлината изминава за една година, а разстоянието, което един светлинен лъч изминава 365,25 земни днипътува във вакуум, незасегнат от магнитни полета.

Една светлинна година е 9,46 трилиона километра. Това е разстоянието, което един светлинен лъч изминава за една година. Но как астрономите са постигнали това? точно определениепът на лъча? Ще говорим за това по-долу.

Как се определя скоростта на светлината?

В древността се е смятало, че светлината се разпространява във Вселената моментално. Въпреки това, започвайки през седемнадесети век, учените започват да се съмняват в това. Галилей беше първият, който се усъмни в предложеното по-горе твърдение. Именно той се опита да определи времето, през което светлинен лъч изминава разстояние от 8 км. Но поради факта, че такова разстояние е незначително за такава стойност като скоростта на светлината, експериментът завършва с неуспех.

Първата голяма промяна в този въпрос беше наблюдението на известния датски астроном Олаф Рьомер. През 1676 г. той забеляза разликата във времето на затъмнение в зависимост от приближаването и отдалечаването на Земята към тях в открития космос. Това наблюдениеРьомър успешно се е свързал с факта, че колкото повече се отдалечава Земята, толкова повече време отнема на отразената от тях светлина да измине разстоянието до нашата планета.

същност този фактРомер улови точно, но не успя да изчисли достоверната стойност на скоростта на светлината. Неговите изчисления са грешни, тъй като през седемнадесети век той не може да разполага с точни данни за разстоянието от Земята до другите планети в Слънчевата система. Тези данни бяха определени малко по-късно.

Допълнителен напредък в изследванията и определянето на светлинната година

През 1728 г. английският астроном Джеймс Брадли, който открива ефекта на звездната аберация, е първият, който изчислява приблизителната скорост на светлината. Той определи стойността му на 301 хиляди км / сек. Но тази стойност беше неточна. По-усъвършенствани методи за изчисляване на скоростта на светлината са произведени независимо от космически тела- На земята.

Наблюденията на скоростта на светлината във вакуум с помощта на въртящо се колело и огледало са направени съответно от А. Физо и Л. Фуко. С тяхна помощ физиците успяха да се доближат до реалната стойност на това количество.

Точна скорост на светлината

Учените успяха да определят точната скорост на светлината едва през миналия век. Въз основа на теорията на Максуел за електромагнетизма, с помощта на съвременните лазерна технологияи изчисления, коригирани за индекса на пречупване на лъчевия поток във въздуха, учените успяха да изчислят точната стойност на скоростта на светлината 299 792,458 km / s. Тази стойност все още се използва от астрономите. Освен това определянето на светлинния ден, месец и година вече беше въпрос на технология. Чрез прости изчисления учените получиха цифрата от 9,46 трилиона километра - толкова време ще отнеме на един светлинен лъч да облети дължината на земната орбита.