1 svjetlosna sekunda. Svjetlosna godina i kosmičke razmjere

Istražujući vlastitu planetu, stotinama godina ljudi izmišljaju sve više i više novih sistema za mjerenje segmenata udaljenosti. Na kraju je odlučeno da se razmotri univerzalna jedinica dužina je jedan metar, a najduža staza se mjeri kilometrima.

Ali dvadeseti vek je došao pred čovečanstvo novi problem. Ljudi su počeli pažljivo proučavati svemir - i ispostavilo se da su prostranstva svemira toliko ogromna da kilometri ovdje jednostavno nisu prikladni. U poznatim jedinicama još uvijek možete izraziti udaljenost od Zemlje do Mjeseca ili od Zemlje do Marsa. Ali ako pokušate utvrditi koliko kilometara je najbliža zvijezda od naše planete, cifra "stječe" nezamisliv broj decimalnih mjesta.

Čemu je jednaka 1 svjetlosna godina?

Postalo je očigledno da je za proučavanje prostora svemira potrebna nova mjerna jedinica - i postala je svjetlosna godina. Svjetlost pređe 300.000 kilometara u jednoj sekundi. Svjetlosna godina - ovo je razdaljina koju će svjetlost preći za tačno godinu dana - a u smislu poznatijeg brojevnog sistema, ova udaljenost je 9.460.730.472.580,8 kilometara. Jasno je da je korištenje lakonske "jedne svjetlosne godine" mnogo zgodnije nego korištenje ove ogromne brojke svaki put u proračunima.

Od svih zvijezda, Proxima Centauri nam je najbliža - udaljena je “samo” 4,22 svjetlosne godine. Naravno, u kilometrima, cifra će se pokazati nezamislivo ogromna. Međutim, sve se zna u poređenju - s obzirom da je najbliža galaksija Andromeda udaljena mliječni put na ogromnih 2,5 miliona svetlosnih godina, pomenuta zvezda zaista počinje da liči na veoma bliskog suseda.

Inače, korištenje svjetlosnih godina pomaže naučnicima da shvate u koje kutke svemira ima smisla gledati. inteligentni život, a gdje slati radio signale potpuno je beskorisno. Na kraju krajeva, brzina radio signala je slična brzini svjetlosti - shodno tome, pozdrav upućen udaljenoj galaksiji će svoj cilj postići tek nakon miliona godina. Razumnije je sačekati odgovor od bližih "komšija" - objekata čiji će hipotetički signali odgovora doći do zemaljskih vozila barem tokom života osobe.

1 svjetlosna godina je koliko zemaljskih godina?

Postoji široko rasprostranjena zabluda da je svjetlosna godina jedinica vremena. Zapravo, nije. Pojam nema nikakve veze sa zemaljskim godinama, ne korelira s njima ni na koji način i označava samo udaljenost koju svjetlost pređe u jednoj zemaljskoj godini.

Ogromne svemirske prostore je veoma teško izračunati u kilometrima ili miljama. Naučnici su razmišljali o pronalaženju drugih jedinica za mjerenje velikih udaljenosti. Ljubitelji naučnofantastičnih filmova i knjiga često čuju za svjetlosnu godinu. Ali ne može svako da objasni šta znače ove reči. Neki ne vide njegovu razliku od uobičajenog zemaljskog.

Ova vrijednost je popularna mjerna jedinica kosmička udaljenost. Kada ga definirate, koristite:

brzina svetlosti,
broj sekundi jednak 365 dana.

Važan uslov za takav proračun je odsustvo uticaja na svetlost bilo kakvih gravitacionih polja. Ovaj zahtjev ispunjava vakuum. Ostaje u njemu konstantna brzinaširenje bilo kojih elektromagnetnih zraka.

Još u 17. veku naučnici su pokušali da utvrde brzina svetlosti. Ranije su astronomi pretpostavljali da zraci prolaze kroz svemir trenutno. Galileo Galilej je sumnjao u to. Krenuo je da izračuna vrijeme koje je potrebno zraku svjetlosti da putuje određenoj udaljenosti jednako osam kilometara. Ali njegovi eksperimenti su bili neuspješni. Neuspješno je bilo i istraživanje danskog naučnika O. Römera. Primetio je privremenu razliku u pomračenjima satelita drugih planeta, u zavisnosti od položaja Zemlje. Kada je dalje od drugog svemirskog objekta, tada je zracima svjetlosti potrebno više vremena da stignu zemljine površine. Nije uspio izračunati njihovu brzinu.

Prvi put je približno brzinu svjetlosti izračunao Englez James Bradley u 18. vijeku. Ovaj astronom je postavio njegovu vrijednost na 301.000 km/s. U prošlom veku, koristeći Maksvelovu teoriju elektromagnetizma, naučnici su uspeli da precizno izračunaju brzinu zraka. Studije su provedene korištenjem najnovijih laserskih tehnologija, uzimajući u obzir njihov indeks prelamanja. Izračunata brzina svjetlosti bila je 299.792 kilometra 458 metara u sekundi. Ovo je pomoglo u određivanju pogodne jedinice mjere za svemir.

Koliko iznosi 1 svjetlosna godina u kilometrima

Kao osnova za obračun uzeto je 365 dana. Ako izračunamo dnevnu vrijednost u sekundama, dobićemo 86.400 sekundi. I svih ovih dana njihov broj će biti 31.557.600.

Izračunali smo koliko daleko zraka svjetlosti putuje u sekundi. Pomnožimo ovu vrijednost sa 31,557,600, dobijamo nešto više od 9,4 triliona. To je svjetlosna godina mjerena kilometrima. Upravo ovo udaljenost će proći svjetlosni snop 365 dana u vakuumu. On će napraviti takav put, leteći okolo Zemljina orbita bez uticaja gravitacionih polja.

Primjeri nekih udaljenosti izračunatih na ovaj način

Rastojanje od Zemlje do Meseca pređe zrakom svetlosti za 1 minut i 3 sekunde;
Za 100 000 takvih godina možemo odrediti prečnik našeg galaktičkog diska;
Udaljenost u svjetlosnim satima od Sunca do Plutona je 5,25 sati;
Zraka sa Zemlje će stići do galaksije Andromeda za 2.500.000 svjetlosnih godina, a do zvijezde Proxima Centauri za samo 4;
sunčeva svetlost stiže do naše planete za 8,20 minuta;
Centar naše galaksije nalazi se na udaljenosti od 26 hiljada svetlosnih godina od Sunca;
Jato Djevice se nalazi na udaljenosti od 58.000 hiljada sličnih godina od naše planete;
U desetinama miliona takvih godina, jata galaksija se mjere u prečniku;
Maksimalna izmjerena udaljenost od Zemlje do ruba vidljivog svemira iznosila je 45 milijardi svjetlosnih godina.

Zašto je on toliko važan

Izračunata brzina svjetlosti omogućila je astronomima da odrede udaljenost između planeta, zvijezda, galaksija. Postalo je očigledno da svjetlost koju emituje zvijezda ne stiže do Zemlje brzinom munje. Posmatrajući svemirske objekte na nebu, vidimo prošlost. Eksploziju udaljene planete, koja se dogodila prije nekoliko stotina godina, naučnici će zabilježiti tek danas.

Unutar našeg univerzuma, upotreba proračuna u ovoj mjernoj jedinici je zgodna. Sati, sedmice ili mjeseci se koriste rjeđe. Prilikom određivanja udaljenosti do udaljene svemirski objekti, rezultirajuća vrijednost će biti ogromna. Postaje teško i nepraktično koristiti takve vrijednosti u matematičkim proračunima. Naučnici su to uzeli u obzir i za astronomske proračune velikih udaljenosti koriste drugu mjernu jedinicu - parsek. Za složene matematičke proračune to je prihvatljivije. Svjetlosna godina jednaka je jednoj trećini parseka.

Odnos svjetlosnih godina prema zemaljskim godinama

Često u životu mjerimo udaljenost: na posao, najbližu radnju, drugi grad. Međusobno upoređujemo različite količine. Ovo pomaže da se cijeni razlika. Koncepti svjetlosti i zemaljske godine mnogi izgledaju slični, ako ne i isti. Postoji želja da se uporede. Ovdje prvo morate odlučiti šta mislite pod tim zemaljska godina. Možete ga definirati kao udaljenost koju naša planeta pređe za 365 dana. Sa ovim parametrima, jedan svetlosni period biće jednak 63 hiljade zemaljskih godina.

Ako se Zemlja računa u danima, onda će se smatrati jedinicom vremena. Svetlo pokazuje udaljenost. A poređenje takvih vrijednosti je besmisleno. U ovom slučaju nema odgovora na pitanje.

Video

Ovaj video će vam pomoći da shvatite šta je svjetlosna godina.

Niste dobili odgovor na svoje pitanje? Predložite temu autorima.

Galaktičke skale udaljenosti

Svjetlosna godina ( St. G., ly) je vansistemska jedinica dužine jednaka udaljenosti koju svjetlost prijeđe u jednoj godini.

Tačnije, prema definiciji Međunarodne astronomske unije (IAU), svjetlosna godina jednaka udaljenosti, koja svjetlost putuje u vakuumu bez utjecaja gravitacijskih polja, u jednom julian year(jednako po definiciji 365,25 standardnih dana od 86,400 SI sekundi, ili 31,557,600 sekundi). Ovo je definicija koja se preporučuje za upotrebu u naučnopopularnu književnost. U stručnoj literaturi izraziti velike udaljenosti, umjesto svjetlosna godinaČesto se koriste parseci i višekratnici jedinica (kilo- i megaparseci).

Ranije (prije 1984.) svjetlosna godina je bila udaljenost prođeno svetlošću za jedan tropska godina, pripisan epohi 1900.0. Nova definicija razlikuje se od stare za oko 0,002%. Budući da se ova jedinica udaljenosti ne koristi za visoko precizna mjerenja, ne postoji praktična razlika između stare i nove definicije.

Numeričke vrijednosti

Svjetlosna godina je:

9 460 730 472 580 800 metara (približno 9,46 petametara)
63,241,077 astronomskih jedinica (AU)
0,306601 parseca

Povezane jedinice

Sljedeće jedinice se koriste prilično rijetko, obično samo u popularnim publikacijama:

1 svjetlosna sekunda = 299,792,458 km (tačno)
1 svjetlosna minuta ≈ 18 miliona km
1 svjetlosni sat ≈ 1079 miliona km
1 svjetlosni dan ≈ 26 milijardi km
1 svjetlosna sedmica ≈ 181 milijarda km
1 svjetlosni mjesec ≈ 790 milijardi km

Udaljenost u svjetlosnim godinama

Svjetlosna godina je pogodna za kvalitativno predstavljanje skala udaljenosti u astronomiji.

Scale	Vrijednost (Sv. godine)	Opis
Sekunde	4 10 −8	Prosječna udaljenost do je oko 380.000 km. To znači da je potrebno oko 1,3 sekunde da snop svjetlosti emitovan s površine stigne do površine Mjeseca.
minuta	1,6 10 −5	Jedna astronomska jedinica jednaka je otprilike 150 miliona kilometara. Dakle, svjetlost putuje sa Zemlje za oko 500 sekundi (8 minuta 20 sekundi).
Gledaj	0,0006	Prosječna udaljenost od Sunca do približno 5 svjetlosnih sati.
Gledaj	0,0016	Aparati Pioneer i serije, leteći dalje, oko 30 godina nakon lansiranja, povukli su se na daljinu od oko stotinu astronomske jedinice od Sunca, a njihovo vrijeme odgovora na zahtjeve sa Zemlje je otprilike 14 sati.
Godina	1,6	Unutrašnja ivica hipotetike nalazi se na 50.000 AJ. e. od Sunca, a spoljašnji - 100.000 a. e. Da bi se prešla udaljenost od Sunca do spoljne ivice oblaka, svetlosti će biti potrebno oko godinu i po.
	2,0	Maksimalni radijus površine gravitacioni uticaj Sunce ("Sfere brda") - otprilike 125.000 godina. e.
	4,2	Nama najbliža (ne računajući Sunce), Proxima Centauri, nalazi se na udaljenosti od 4,2 sv. godine.
Milenijum	26 000	Centar naše galaksije udaljen je otprilike 26.000 svjetlosnih godina od Sunca.
Milenijum	100 000	Promjer našeg diska je 100.000 svjetlosnih godina.
Milioni godina	2,5 10 6	Nama najbliži M31, onaj čuveni, udaljen je 2,5 miliona svjetlosnih godina od nas.
	3,14 10 6	(M33) nalazi se na udaljenosti od 3,14 miliona svjetlosnih godina i najudaljeniji je stacionarni objekat vidljiv golim okom.
	5,8 10 7	Najbliže, jato Djevica, udaljeno je 58 miliona svjetlosnih godina od nas.
	Desetine miliona svetlosnih godina	Karakteristična veličina jata galaksija u prečniku.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	Gravitaciona anomalija "Veliki atraktor" nalazi se na udaljenosti od 150-250 miliona svjetlosnih godina od nas.
Milijarde godina	1,2 10 9	Veliki zid Sloan je jedna od najvećih formacija na svijetu, njegove dimenzije su oko 350 Mpc. Da bi ga svetlost savladala od kraja do kraja, biće potrebno oko milijardu godina.
	1,4 10 10	Veličina uzročno povezane regije svemira. Izračunato od starosti svemira i najveća brzina prijenos informacija - brzina svjetlosti.
	4,57 10 10	Udaljenost od Zemlje do ruba vidljivog svemira u bilo kojem smjeru; pokretni radijus opservabilnog Univerzuma (u okviru standardnog Lambda-CDM kosmološkog modela).

Znate li zašto astronomi ne koriste svjetlosnu godinu za izračunavanje udaljenosti do udaljenih objekata u svemiru?

Svjetlosna godina je nesistemska jedinica za mjerenje udaljenosti u svemiru. Sveprisutan je u popularnim knjigama i udžbenicima iz astronomije. Međutim, u profesionalnoj astrofizici, ova se brojka koristi izuzetno rijetko i često za određivanje udaljenosti do obližnjih objekata u svemiru. Razlog za to je jednostavan: ako odredite udaljenost u svjetlosnim godinama do udaljenih objekata u svemiru, broj će biti toliko ogroman da će ga biti nepraktično i nezgodno koristiti za fizičke i matematičke proračune. Stoga, umjesto svjetlosne godine, profesionalna astronomija koristi mjernu jedinicu kao što je , što je mnogo pogodnije za rad pri izvođenju složenih matematičkih proračuna.

Definicija pojma

Definiciju pojma "svjetlosna godina" možemo pronaći u bilo kojem udžbeniku astronomije. Svjetlosna godina je udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj Zemljinoj godini. Takva definicija može zadovoljiti amatera, ali kosmolog će je smatrati nepotpunom. On će primijetiti da svjetlosna godina nije samo udaljenost koju svjetlost prijeđe za godinu dana, već i udaljenost koju zraka svjetlosti pređe 365,25 zemaljskih dana putuje u vakuumu, na njega ne utiču magnetna polja.

Svjetlosna godina je 9,46 triliona kilometara. Ovo je udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u godini. Ali kako su astronomi to postigli? tačna definicija putanja zraka? O tome ćemo govoriti u nastavku.

Kako se određuje brzina svjetlosti?

U davna vremena se vjerovalo da se svjetlost u svemiru širi trenutno. Međutim, počevši od sedamnaestog vijeka, naučnici su počeli sumnjati u to. Galileo je prvi posumnjao u gore predloženu izjavu. On je bio taj koji je pokušao odrediti vrijeme tokom kojeg zraka svjetlosti putuje na udaljenosti od 8 km. Ali zbog činjenice da je takva udaljenost bila zanemariva za takvu vrijednost kao što je brzina svjetlosti, eksperiment je završio neuspjehom.

Prvi veliki pomak u ovom pitanju bilo je zapažanje poznatog danskog astronoma Olafa Römera. Godine 1676. uočio je razliku u vremenu pomračenja u zavisnosti od približavanja i udaljavanja Zemlje do njih u svemiru. Ovo zapažanje Roemer se uspješno povezao s činjenicom da što se Zemlja dalje udaljava, to je duže potrebno svjetlosti koja se odbija od njih da pređe udaljenost do naše planete.

esencija ovu činjenicu Remer je tačno uhvatio, ali nije uspeo da izračuna pouzdanu vrednost brzine svetlosti. Njegovi proračuni su bili pogrešni, jer u sedamnaestom veku nije mogao imati tačne podatke o udaljenosti od Zemlje do drugih planeta. Solarni sistem. Ovi podaci su utvrđeni nešto kasnije.

Dalji napredak u istraživanju i određivanju svjetlosne godine

Godine 1728. engleski astronom James Bradley, koji je otkrio efekat zvjezdane aberacije, prvi je izračunao približnu brzinu svjetlosti. Odredio je njegovu vrijednost na 301 hiljadu km/s. Ali ova vrijednost je bila netačna. Naprednije metode za izračunavanje brzine svjetlosti proizvedene su bez obzira na svemirska tijela- na zemlji.

Posmatranja brzine svjetlosti u vakuumu pomoću rotirajućeg točka i ogledala izvršili su A. Fizeau i L. Foucault. Uz njihovu pomoć, fizičari su uspjeli da se približe stvarnoj vrijednosti ove količine.

Tačna brzina svjetlosti

Naučnici su uspeli da odrede tačnu brzinu svetlosti tek u prošlom veku. Zasnovan na Maxwellovoj teoriji elektromagnetizma, uz pomoć modernih laserska tehnologija i proračunima, korigiranim za indeks prelamanja zraka u zraku, naučnici su uspjeli izračunati tačnu vrijednost brzine svjetlosti od 299,792,458 km/s. Ovu vrijednost još uvijek koriste astronomi. Nadalje, određivanje svjetlosnog dana, mjeseca i godine već je bilo stvar tehnologije. Jednostavnim proračunima naučnici su dobili cifru od 9,46 triliona kilometara - koliko bi vremena bilo potrebno da snop svjetlosti preleti dužinu Zemljine orbite.