1 φως δευτερόλεπτο. Έτος φωτός και κοσμικές κλίμακες

Εξερευνώντας τον δικό τους πλανήτη, εδώ και εκατοντάδες χρόνια, οι άνθρωποι εφευρίσκουν όλο και περισσότερα νέα συστήματα για τη μέτρηση τμημάτων απόστασης. Τελικά αποφασίστηκε να εξεταστεί καθολική μονάδατο μήκος είναι ένα μέτρο και η μεγαλύτερη διαδρομή μετριέται σε χιλιόμετρα.

Αλλά ο εικοστός αιώνας έχει μπει μπροστά στην ανθρωπότητα νέο πρόβλημα. Οι άνθρωποι άρχισαν να μελετούν προσεκτικά το διάστημα - και αποδείχθηκε ότι οι εκτάσεις του σύμπαντος είναι τόσο τεράστιες που τα χιλιόμετρα απλά δεν είναι κατάλληλα εδώ. Σε γνώριμες μονάδες, μπορείτε ακόμα να εκφράσετε την απόσταση από τη Γη στη Σελήνη ή από τη Γη στον Άρη. Αλλά αν προσπαθήσετε να προσδιορίσετε πόσα χιλιόμετρα είναι το πλησιέστερο αστέρι από τον πλανήτη μας, το σχήμα «αποκτά» έναν ασύλληπτο αριθμό δεκαδικών ψηφίων.

Τι ισούται με 1 έτος φωτός;

Έγινε προφανές ότι χρειαζόταν μια νέα μονάδα μέτρησης για τη μελέτη των χώρων του διαστήματος - και έγινε έτος φωτός. Το φως διανύει 300.000 χιλιόμετρα σε ένα δευτερόλεπτο. Ετος φωτός - αυτή είναι η απόσταση που θα διανύσει το φως σε ακριβώς ένα χρόνο - και όσον αφορά ένα πιο οικείο αριθμητικό σύστημα, αυτή η απόσταση είναι 9.460.730.472.580,8 χιλιόμετρα.Είναι σαφές ότι η χρήση του λακωνικού "ένα έτος φωτός" είναι πολύ πιο βολική από τη χρήση αυτού του τεράστιου αριθμού κάθε φορά στους υπολογισμούς.

Από όλα τα αστέρια, το Proxima Centauri είναι πιο κοντά σε εμάς - είναι «μόνο» 4,22 έτη φωτός μακριά. Φυσικά, όσον αφορά τα χιλιόμετρα, το νούμερο θα αποδειχθεί αφάνταστα τεράστιο. Ωστόσο, όλα είναι γνωστά σε σύγκριση - δεδομένου ότι ο πλησιέστερος γαλαξίας που ονομάζεται Ανδρομέδα απέχει από Γαλαξίαςσε επιβλητικά 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός, το προαναφερθέν αστέρι αρχίζει πράγματι να μοιάζει με πολύ κοντινό γείτονα.

Παρεμπιπτόντως, η χρήση ετών φωτός βοηθά τους επιστήμονες να καταλάβουν σε ποιες γωνιές του σύμπαντος έχει νόημα να κοιτάξουν. ευφυής ζωή, και το πού να στείλετε ραδιοφωνικά σήματα είναι εντελώς άχρηστο. Εξάλλου, η ταχύτητα ενός ραδιοφωνικού σήματος είναι παρόμοια με την ταχύτητα του φωτός - κατά συνέπεια, ένας χαιρετισμός που στέλνεται σε έναν μακρινό γαλαξία θα φτάσει στον στόχο του μόνο μετά από εκατομμύρια χρόνια. Είναι πιο λογικό να περιμένουμε μια απάντηση από πιο κοντινούς "γείτονες" - αντικείμενα των οποίων τα υποθετικά σήματα απόκρισης θα φτάσουν στα γήινα οχήματα τουλάχιστον κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου.

1 έτος φωτός είναι πόσα γήινα έτη;

Υπάρχει μια ευρέως διαδεδομένη εσφαλμένη αντίληψη ότι το έτος φωτός είναι μονάδα χρόνου. Στην πραγματικότητα, δεν είναι. Ο όρος δεν έχει καμία σχέση με τα γήινα χρόνια, δεν συσχετίζεται με αυτά σε καμία περίπτωση και υποδηλώνει μόνο την απόσταση που διανύει το φως σε ένα γήινο έτος.

Οι τεράστιοι εξωτερικοί χώροι είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστούν σε χιλιόμετρα ή μίλια. Οι επιστήμονες σκέφτηκαν να βρουν άλλες μονάδες για τη μέτρηση μεγάλων αποστάσεων. Οι λάτρεις των ταινιών και βιβλίων επιστημονικής φαντασίας ακούνε συχνά για το έτος φωτός. Αλλά δεν μπορούν όλοι να εξηγήσουν τι σημαίνουν αυτές οι λέξεις. Κάποιοι δεν βλέπουν τη διαφορά του από το συνηθισμένο γήινο.

Αυτή η τιμή είναιδημοφιλής μονάδα μέτρησης κοσμική απόσταση. Όταν το ορίζετε, χρησιμοποιήστε:

• ταχύτητα του φωτός,
• ο αριθμός των δευτερολέπτων ίσος με 365 ημέρες.

Μια σημαντική προϋπόθεση για έναν τέτοιο υπολογισμό είναι η απουσία επιρροής στο φως οποιωνδήποτε βαρυτικών πεδίων. Αυτή η απαίτηση καλύπτεται από ένα κενό. Παραμένει μέσα του σταθερή ταχύτηταδιάδοση οποιωνδήποτε ηλεκτρομαγνητικών ακτίνων.

Πίσω στον 17ο αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν να προσδιορίσουν ταχύτητα του φωτός. Προηγουμένως, οι αστρονόμοι υπέθεταν ότι οι ακτίνες ταξιδεύουν στο διάστημα αμέσως. Ο Galileo Galilei αμφισβήτησε αυτό. Ξεκίνησε να υπολογίσει το χρόνο που χρειάζεται για να ταξιδέψει μια ακτίνα φωτός ορισμένη απόστασηίσο με οκτώ χιλιόμετρα. Όμως τα πειράματά του ήταν ανεπιτυχή. Η έρευνα του Δανού επιστήμονα O. Römer ήταν επίσης ανεπιτυχής. Παρατήρησε μια προσωρινή διαφορά στις εκλείψεις των δορυφόρων άλλων πλανητών, ανάλογα με τη θέση της Γης. Όταν είναι πιο μακριά από ένα άλλο διαστημικό αντικείμενο, τότε οι ακτίνες του φωτός χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να φτάσουν η επιφάνεια της γης. Δεν κατάφερε να υπολογίσει την ταχύτητά τους.

Για πρώτη φορά, περίπου η ταχύτητα του φωτός υπολογίστηκε από τον Άγγλο James Bradley τον 18ο αιώνα. Αυτός ο αστρονόμος έθεσε την τιμή του στα 301.000 km/s. Τον περασμένο αιώνα, χρησιμοποιώντας τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν με ακρίβεια την ταχύτητα μιας δέσμης. Οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες λέιζερ, λαμβάνοντας υπόψη τους δείκτες διάθλασής τους. Η υπολογισμένη ταχύτητα του φωτός ήταν 299.792 χιλιόμετρα 458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό βοήθησε στον προσδιορισμό μιας βολικής μονάδας μέτρησης για το διάστημα.

Τι είναι 1 έτος φωτός σε χιλιόμετρα

Ως βάση για τον υπολογισμό ελήφθησαν 365 ημέρες. Εάν υπολογίσετε την ημερήσια τιμή σε δευτερόλεπτα, λαμβάνετε 86.400 δευτερόλεπτα. Και σε όλες αυτές τις μέρες ο αριθμός τους θα είναι 31.557.600.

Υπολογίσαμε πόσο μακριά διανύει μια ακτίνα φωτός ανά δευτερόλεπτο. Πολλαπλασιάζοντας αυτήν την τιμή με 31.557.600, παίρνουμε λίγο πάνω από 9,4 τρισ. Είναι έτος φωτός μετρημένο σε χιλιόμετρα. Ακριβώς αυτό η απόσταση θα περάσειδέσμη φωτός για 365 ημέρες σε κενό. Θα κάνει ένα τέτοιο μονοπάτι, πετώντας τριγύρω τροχιά της γηςχωρίς την επίδραση των βαρυτικών πεδίων.

Παραδείγματα ορισμένων αποστάσεων που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο

• Η απόσταση από τη Γη στη Σελήνη καλύπτεται από μια ακτίνα φωτός σε 1 λεπτό 3 δευτερόλεπτα.
• Σε 100.000 τέτοια χρόνια, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη διάμετρο του γαλαξιακού μας δίσκου.
• Η απόσταση σε ώρες φωτός από τον Ήλιο στον Πλούτωνα είναι 5,25 ώρες.
• Η δέσμη από τη γη θα φτάσει στον γαλαξία της Ανδρομέδας σε 2.500.000 έτη φωτός και στο αστέρι Proxima Centauri σε μόλις 4.
• ηλιακό φωςφτάνει στον πλανήτη μας σε 8,20 λεπτά.
• Το Κέντρο του Γαλαξία μας βρίσκεται σε απόσταση 26 χιλιάδων ετών φωτός από τον Ήλιο.
• Το Σμήνος της Παρθένου βρίσκεται σε απόσταση 58.000 χιλιάδων παρόμοιων ετών από τον πλανήτη μας.
• Σε δεκάδες εκατομμύρια τέτοια χρόνια, τα σμήνη γαλαξιών μετρώνται σε διάμετρο.
• Η μέγιστη μετρούμενη απόσταση από τη Γη μέχρι την άκρη του ορατού σύμπαντος ήταν 45 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Γιατί είναι τόσο σημαντικός

Η υπολογισμένη ταχύτητα του φωτός επέτρεψε στους αστρονόμους να προσδιορίσουν απόσταση μεταξύ πλανητών, αστεριών, γαλαξιών. Έγινε προφανές ότι το φως που εκπέμπεται από ένα αστέρι δεν φτάνει στη Γη με αστραπιαία ταχύτητα. Παρατηρώντας διαστημικά αντικείμενα στον ουρανό, βλέπουμε το παρελθόν. Την έκρηξη ενός μακρινού πλανήτη, που συνέβη πριν από εκατοντάδες χρόνια, οι επιστήμονες θα καταγράψουν μόνο σήμερα.

Μέσα στο σύμπαν μας, η χρήση υπολογισμών σε αυτή τη μονάδα μέτρησης είναι βολική. Οι ώρες, οι εβδομάδες ή οι μήνες χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά. Κατά τον προσδιορισμό της απόστασης σε μακρινά διαστημικά αντικείμενα, η προκύπτουσα αξία θα είναι τεράστια. Η χρήση τέτοιων τιμών σε μαθηματικούς υπολογισμούς γίνεται δύσκολη και μη πρακτική. Οι επιστήμονες το έλαβαν υπόψη και για αστρονομικούς υπολογισμούς μεγάλων αποστάσεων χρησιμοποιούν μια διαφορετική μονάδα μέτρησης - το parsec. Για πολύπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς, είναι πιο αποδεκτό. Ένα έτος φωτός είναι ίσο με το ένα τρίτο του parsec.

Αναλογία ετών φωτός προς γήινα έτη

Συχνά μετράμε την απόσταση στη ζωή μας:για δουλειά, το πλησιέστερο κατάστημα, άλλη πόλη. Συγκρίνουμε διαφορετικές ποσότητες μεταξύ τους. Αυτό βοηθά στην εκτίμηση της διαφοράς. Οι έννοιες του φωτός και γήινα χρόνιαπολλά φαίνονται παρόμοια, αν όχι ίδια. Υπάρχει η επιθυμία να τα συγκρίνουμε. Εδώ πρέπει πρώτα να αποφασίσετε τι εννοείτε γήινο έτος. Μπορείτε να το ορίσετε ως την απόσταση που έχει διανύσει ο πλανήτης μας σε 365 ημέρες. Με αυτές τις παραμέτρους, μια περίοδος που μοιάζει με φως θα είναι ίση με 63 χιλιάδες γήινα χρόνια.

Εάν η γη υπολογίζεται σε ημέρες, τότε θα θεωρείται μονάδα χρόνου. Το φως υποδηλώνει απόσταση. Και η σύγκριση τέτοιων τιμών δεν έχει νόημα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει απάντηση στο ερώτημα.

βίντεο

Αυτό το βίντεο θα σας βοηθήσει να καταλάβετε τι είναι έτος φωτός.

Δεν πήρατε απάντηση στην ερώτησή σας; Προτείνετε ένα θέμα στους συγγραφείς.

Γαλαξιακές κλίμακες απόστασης

Ετος φωτός ( Αγ. ΣΟΛ., ly) είναι μια μονάδα μήκους εκτός συστήματος ίση με την απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος.

Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον ορισμό της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης (IAU), έτος φωτός ίση με την απόσταση, το οποίο φως ταξιδεύει στο κενό χωρίς να επηρεάζεται από βαρυτικά πεδία, σε ένα Ιουλιανό έτος(ίσο εξ ορισμού με 365,25 τυπικές ημέρες των 86.400 δευτερολέπτων SI ή 31.557.600 δευτερολέπτων). Αυτός είναι ο ορισμός που συνιστάται για χρήση σε λαϊκής επιστημονικής λογοτεχνίας. Στην επαγγελματική λογοτεχνία, για να εκφράσουν μεγάλες αποστάσεις, αντί έτος φωτόςΣυνήθως χρησιμοποιούνται parsec και πολλαπλάσια μονάδων (kilo- και megaparsec).

Παλαιότερα (πριν από το 1984), ένα έτος φωτός ήταν μια απόσταση διασχίζεται από το φωςγια ενα τροπικό έτος, που ανατέθηκε στην εποχή 1900.0. Ο νέος ορισμός διαφέρει από τον παλιό κατά περίπου 0,002%. Δεδομένου ότι αυτή η μονάδα απόστασης δεν χρησιμοποιείται για μετρήσεις υψηλής ακρίβειας, δεν υπάρχει πρακτική διαφορά μεταξύ του παλιού και του νέου ορισμού.

Αριθμητικές τιμές

Ένα έτος φωτός είναι:

• 9 460 730 472 580 800 μέτρα (περίπου 9,46 πετάμετρα)
• 63.241.077 αστρονομικές μονάδες (AU)
• 0,306601 parsec

Σχετικές μονάδες

Οι ακόλουθες μονάδες χρησιμοποιούνται αρκετά σπάνια, συνήθως μόνο σε δημοφιλείς εκδόσεις:

• 1 ελαφρύ δευτερόλεπτο = 299.792.458 km (ακριβώς)
• 1 λεπτό φωτός ≈ 18 εκατομμύρια χλμ
• 1 ώρα φωτός ≈ 1079 εκατομμύρια χλμ
• 1 ημέρα φωτός ≈ 26 δισεκατομμύρια km
• 1 εβδομάδα φωτός ≈ 181 δισεκατομμύρια km
• 1 φωτεινός μήνας ≈ 790 δισεκατομμύρια km

Απόσταση σε έτη φωτός

Το έτος φωτός είναι βολικό για ποιοτική αναπαράσταση κλιμάκων απόστασης στην αστρονομία.

Γνωρίζετε γιατί οι αστρονόμοι δεν χρησιμοποιούν το έτος φωτός για να υπολογίσουν τις αποστάσεις από μακρινά αντικείμενα στο διάστημα;

Ένα έτος φωτός είναι μια μη συστημική μονάδα για τη μέτρηση των αποστάσεων στο διάστημα. Είναι πανταχού παρόν σε δημοφιλή βιβλία και εγχειρίδια για την αστρονομία. Ωστόσο, στην επαγγελματική αστροφυσική, αυτός ο αριθμός χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια και συχνά για τον προσδιορισμό αποστάσεων από κοντινά αντικείμενα στο διάστημα. Ο λόγος για αυτό είναι απλός: αν προσδιορίσετε την απόσταση σε έτη φωτός από μακρινά αντικείμενα στο Σύμπαν, ο αριθμός θα είναι τόσο τεράστιος που θα είναι μη πρακτικό και άβολο να το χρησιμοποιήσετε για φυσικούς και μαθηματικούς υπολογισμούς. Επομένως, αντί για έτος φωτός, η επαγγελματική αστρονομία χρησιμοποιεί μια τέτοια μονάδα μέτρησης όπως η , η οποία είναι πολύ πιο βολική στη λειτουργία κατά την εκτέλεση πολύπλοκων μαθηματικών υπολογισμών.

Ορισμός του όρου

Μπορούμε να βρούμε τον ορισμό του όρου «έτος φωτός» σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο αστρονομίας. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε ένα γήινο έτος. Ένας τέτοιος ορισμός μπορεί να ικανοποιεί τον ερασιτέχνη, αλλά ο κοσμολόγος θα τον βρει ελλιπή. Θα παρατηρήσει ότι ένα έτος φωτός δεν είναι μόνο η απόσταση που διανύει το φως σε ένα χρόνο, αλλά η απόσταση που παίρνει μια ακτίνα φωτός 365,25 επίγειες μέρεςταξιδεύει στο κενό, ανεπηρέαστο από μαγνητικά πεδία.

Ένα έτος φωτός είναι 9,46 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτή είναι η απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε ένα χρόνο. Πώς όμως οι αστρονόμοι το πέτυχαν αυτό; ακριβής ορισμόςδιαδρομή δέσμης; Θα μιλήσουμε για αυτό παρακάτω.

Πώς καθορίζεται η ταχύτητα του φωτός;

Στην αρχαιότητα, πίστευαν ότι το φως διαδίδεται στο σύμπαν αμέσως. Ωστόσο, από τον δέκατο έβδομο αιώνα, οι μελετητές άρχισαν να αμφιβάλλουν για αυτό. Ο Galileo ήταν ο πρώτος που αμφισβήτησε την παραπάνω προτεινόμενη δήλωση. Ήταν αυτός που προσπάθησε να προσδιορίσει το χρόνο κατά τον οποίο μια ακτίνα φωτός διανύει απόσταση 8 χιλιομέτρων. Αλλά λόγω του γεγονότος ότι μια τέτοια απόσταση ήταν αμελητέα για μια τέτοια τιμή όπως η ταχύτητα του φωτός, το πείραμα κατέληξε σε αποτυχία.

Η πρώτη σημαντική αλλαγή σε αυτό το ζήτημα ήταν η παρατήρηση του διάσημου Δανό αστρονόμου Olaf Römer. Το 1676, παρατήρησε τη διαφορά στον χρόνο μιας έκλειψης ανάλογα με την προσέγγιση και την απομάκρυνση της Γης σε αυτούς στο διάστημα. Αυτή η παρατήρησηΟ Roemer έχει συνδεθεί με επιτυχία με το γεγονός ότι όσο πιο μακριά η Γη απομακρύνεται, τόσο περισσότερος χρόνος χρειάζεται το φως που ανακλάται από αυτές για να διανύσει την απόσταση μέχρι τον πλανήτη μας.

ουσία αυτό το γεγονόςΟ Ρόμερ έπιασε ακριβώς, αλλά δεν κατάφερε να υπολογίσει την αξιόπιστη τιμή της ταχύτητας του φωτός. Οι υπολογισμοί του ήταν λάθος, γιατί τον δέκατο έβδομο αιώνα δεν μπορούσε να έχει ακριβή στοιχεία για την απόσταση από τη Γη σε άλλους πλανήτες. ηλιακό σύστημα. Αυτά τα δεδομένα προσδιορίστηκαν λίγο αργότερα.

Περαιτέρω πρόοδος στην έρευνα και τον προσδιορισμό του έτους φωτός

Το 1728, ο Άγγλος αστρονόμος James Bradley, ο οποίος ανακάλυψε την επίδραση της αστρικής εκτροπής, ήταν ο πρώτος που υπολόγισε την κατά προσέγγιση ταχύτητα του φωτός. Προσδιόρισε την αξία του στα 301 χιλιάδες km / s. Αλλά αυτή η τιμή ήταν ανακριβής. Πιο προηγμένες μέθοδοι για τον υπολογισμό της ταχύτητας του φωτός έχουν παραχθεί ανεξάρτητα από διαστημικά σώματα- στο ΕΔΑΦΟΣ.

Παρατηρήσεις της ταχύτητας του φωτός στο κενό χρησιμοποιώντας έναν περιστρεφόμενο τροχό και έναν καθρέφτη έγιναν από τους A. Fizeau και L. Foucault, αντίστοιχα. Με τη βοήθειά τους, οι φυσικοί κατάφεραν να έρθουν πιο κοντά στην πραγματική αξία αυτής της ποσότητας.

Ακριβής ταχύτητα φωτός

Οι επιστήμονες κατάφεραν να προσδιορίσουν την ακριβή ταχύτητα του φωτός μόνο τον περασμένο αιώνα. Βασισμένο στη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell, με τη βοήθεια του σύγχρονου τεχνολογία λέιζερκαι οι υπολογισμοί, διορθωμένοι για τον δείκτη διάθλασης του ρεύματος ακτίνων στον αέρα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν την ακριβή τιμή της ταχύτητας του φωτός 299.792.458 km / s. Αυτή η τιμή εξακολουθεί να χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους. Επιπλέον, ο προσδιορισμός της ημέρας, του μήνα και του έτους φωτός ήταν ήδη θέμα τεχνολογίας. Με απλούς υπολογισμούς, οι επιστήμονες πήραν τον αριθμό των 9,46 τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων - τόσος χρόνος θα χρειαζόταν για να πετάξει μια δέσμη φωτός γύρω από το μήκος της τροχιάς της γης.