Mis on 1 valgusaasta Maal. Millega võrdub valgusaasta? Täpne valguse kiirus

Vaatamata sellele, et selle nimi on sarnane aasta ajaperioodiga, ei mõõda aasta üldse aega, vaid vahemaad. See seade on mõeldud suurte mõõtmiseks.

Valgusaasta on mittesüsteemne pikkuseühik. See on vahemaa, mille valgus läbib vaakumis ühe aasta jooksul (365,25 päeva või 31 557 600 sekundit).

Valgusaasta võrdlust kalendriaastaga hakati kasutama pärast aastat 1984. Enne seda on valgusaasta vahemaa, mille valgus läbib ühel troopilisel aastal.

Troopilise aasta pikkusel pole täpset väärtust, kuna selle arvutused on seotud Päikese nurkkiirusega ja sellel on variatsioone. Valgusaasta kohta võeti keskmine väärtus.

Arvutuste erinevus troopilise valgusaasta ja Julia valgusaasta vahel on 0,02 protsenti. Ja kuna seda seadet ülitäpseteks mõõtmisteks ei kasutata, pole neil praktilist vahet.

Valgusaastat pikkusena kasutatakse populaarteaduslikus kirjanduses. Astronoomias on suurte vahemaade mõõtmiseks veel üks süsteemiväline ühik - parsek. Parseki arvutamise aluseks on Maa orbiidi keskmine raadius. 1 parsek võrdub 3,2616 valgusaastaga.

Arvutused ja vahemaad

Valgusaasta arvutamine on otseselt seotud valguse kiirusega. Arvutustes füüsikas võetakse selleks tavaliselt 300 000 000 m/s. Valguse kiiruse täpne väärtus on 299 792 458 m/s. See tähendab, et 299 792 458 meetrit on vaid üks valgussekund!

Kaugus Kuust on ligikaudu 384 400 000 meetrit, mis tähendab, et valguskiir jõuab Kuu pinnale ligikaudu 1,28 sekundiga.

Kaugus Päikesest Maani on 149 600 000 000. Seetõttu tabab päikesekiir Maad veidi vähem kui 7 minutiga.

Seega on aastas 31 557 600 sekundit. Korrutades selle arvu ühe valgussekundiga võrdse kaugusega, saame, et üks valgusaasta on 9 460 730 472 580 800 meetrit.

1 miljon valgusaastat võrdub vastavalt 9 460 730 472 580 800 000 000 meetriga.

Astronoomide ligikaudsete arvutuste kohaselt on meie galaktika läbimõõt umbes 100 000 valgusaastat. See tähendab, et meie galaktikas ei saa kaugusi mõõta miljonites valgusaastates. Selliseid numbreid saab kasutada galaktikate vaheliste kauguste mõõtmiseks.

Maale lähim Andromeeda galaktika asub 2,5 miljoni valgusaasta kaugusel.

Praeguseks on suurim kosmiline kaugus Maast, mida saab mõõta, kaugus vaadeldava universumi servani. See on umbes 45 miljardit valgusaastat.

Kindlasti, olles kuulnud mõnes fantastilises märulifilmis väljendit a la “20 to Tatooine valgusaastad”, esitasid paljud õigustatud küsimused. Nimetan mõned neist:

Kas pole mitte aasta aega?

Mis siis on valgusaasta?

Mitu kilomeetrit sellel on?

Kui kaua see aega võtab valgusaasta kosmoselaev koos Maa?

Otsustasin tänase artikli pühendada selle mõõtühiku tähenduse selgitamisele, selle võrdlemisele meie tavaliste kilomeetritega ja skaalade demonstreerimisele, Universum.

Virtuaalne võidusõitja.

Kujutage ette inimest, kes kihutab kõiki reegleid rikkudes mööda maanteed kiirusega 250 km/h. Kahe tunniga läbib ta 500 km ja neljaga - koguni 1000. Kui ta muidugi selle käigus kokku ei kuku ...

Näib, et see on kiirus! Kuid kogu maakera (≈ 40 000 km) ümbersõitmiseks vajab meie rattur 40 korda rohkem aega. Ja see on juba 4 x 40 = 160 tundi. Või peaaegu terve nädal pidevat sõitu!

Lõpuks me siiski ei ütle, et ta läbis 40 000 000 meetrit. Kuna laiskus on meid alati sundinud leiutama ja kasutama lühemaid alternatiivseid mõõtühikuid.

Piirang.

Koolifüüsika kursuselt peaksid kõik teadma, et kiireim sõitja sisse universum- valgus. Ühe sekundiga läbib selle kiir umbes 300 000 km ja maakera seega ümber 0,134 sekundiga. See on 4 298 507 korda kiirem kui meie virtuaalne võidusõitja!

Alates Maa enne Kuu valgus jõuab keskmiselt 1,25 s, kuni päike selle kiir kihutab veidi rohkem kui 8 minuti pärast.

Kolossaalne, kas pole? Kuid valguse kiirusest suuremate kiiruste olemasolu pole veel tõestatud. Seetõttu otsustas teadusmaailm, et oleks loogiline mõõta kosmilisi skaalasid ühikutes, mida raadiolaine teatud ajavahemike järel läbib (mida valgusel on eelkõige).

Kaugused.

Seega valgusaasta- ei midagi muud kui vahemaa, mille valguskiir ühe aasta jooksul ületab. Tähtedevahelisel skaalal pole sellest väiksemate kaugusühikute kasutamisel erilist mõtet. Ja ometi nad on. Siin on nende ligikaudsed väärtused:

1 valgussekund ≈ 300 000 km;

1 valgusminut ≈ 18 000 000 km;

1 valgustund ≈ 1 080 000 000 km;

1 valguspäev ≈ 26 000 000 000 km;

1 kerge nädal ≈ 181 000 000 000 km;

1 valguskuu ≈ 790 000 000 000 km.

Ja nüüd, et saaksite aru, kust numbrid pärinevad, arvutame välja, millega üks võrdub valgusaasta.

Aastas on 365 päeva, ööpäevas 24 tundi, tunnis 60 minutit ja minutis 60 sekundit. Seega koosneb aasta 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 sekundist. Valgus läbib ühe sekundiga 300 000 km. Järelikult läbib selle kiir aastaga 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.

See number kõlab järgmiselt: Üheksa TRILJONIT, NELISADA KUUSKÜMND MILJARDIT JA KAHEKSADA MILJARDIT kilomeetrit.

Muidugi täpne väärtus valgusaasta veidi erinev sellest, mida me arvutasime. Aga populaarteaduslikes artiklites tähtedeni kaugusi kirjeldades pole põhimõtteliselt kõige suuremat täpsust vaja ja sada-kaks miljonit kilomeetrit siin erilist rolli ei mängi.

Nüüd jätkame oma mõttekatsetusi...

Kaalud.

Oletame kaasaegne kosmoselaev lehed Päikesesüsteem kolmanda ruumikiirusega (≈ 16,7 km/s). Esiteks valgusaasta ta võidab 18 000 aasta pärast!

4,36 valgusaastad meie lähimasse tähesüsteemi ( Alfa Centauri, vaata pilti alguses) saab sellest üle umbes 78 tuhande aastaga!

Meie Linnutee galaktika, mille läbimõõt on ligikaudu 100 000 valgusaastad, ristub see 1 miljardi 780 miljoni aasta pärast.

Ja meile lähimasse galaktikad, kosmoselaev tormab alles 36 miljardi aasta pärast ...

Need on pirukad. Aga teoreetiliselt isegi Universum tekkis vaid 16 miljardit aastat tagasi ...

Ja lõpuks...

Võite hakata imestama kosmilise skaala üle isegi ilma sellest kaugemale minemata Päikesesüsteem sest see on iseenesest väga suur. Seda näitasid väga hästi ja selgelt näiteks projekti tegijad Kui Kuu oleksainult 1 piksel (Kui kuu oleks ainult üks piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Sellel teemal lõpetan võib-olla tänase artikli. Kõik teie küsimused, kommentaarid ja soovid on teretulnud selle all olevatesse kommentaaridesse.

Valgusaasta on vahemaa, mille valgus läbib ühe aasta jooksul.. Rahvusvaheline Astronoomialiit andis oma selgituse valgusaasta kohta – see on vahemaa, mille valgus läbib vaakumis ilma gravitatsiooni osaluseta Juliuse aastal. Juliuse aasta on 365 päeva. Just seda tõlgendust kasutatakse teaduskirjanduses.

Kui võtta erialast kirjandust, siis siin arvutatakse vahemaa parsekides ehk kilo- ja megaparsekides.

Seal on konkreetsed arvud, mis määrasid valgustundide, minutite, päevade jne kauguse.

• Valgusaasta on 9 460 800 000 000 km,
• kuu- 788 333 miljonit km.,
• nädal- 197 083 miljonit km.,
• päeval- 26,277 miljonit km,
• tund- 1094 miljonit km,
• minut- umbes 18 miljonit km.,
• teiseks- umbes 300 tuhat km.

See on huvitav! Maalt Kuule jõuab valgus keskmiselt 1,25 s, selle kiir Päikeseni aga veidi enam kui 8 minutiga.

Huvitav fakt universumi olemuse kohta

Betelgeuse täht Orioni tähtkujus peaks lähitulevikus (tegelikult mõne sajandi jooksul) plahvatuslikult kasvama.

Betelgeuse asub meist 495–640 valgusaasta kaugusel.
Kui see plahvatab praegu, siis Maa elanikud näevad seda plahvatust alles 500-600 aasta pärast.

Ja kui näete täna plahvatust, siis pidage meeles, et tegelikult toimus plahvatus Ivan Julma ajal ...

maa aasta

Maa aasta on vahemaa, mille Maa läbib ühe aasta jooksul. Kui võtta arvesse kõiki arvutusi, võrdub üks valgusaasta 63242 maa-aastaga. See arv viitab konkreetselt planeedile Maa, teistele, nagu Marss või Jupiter, on need täiesti erinevad. Valgusaasta mõõdab kaugust ühest taevakehast teise. Valgusaastate ja maaaastate arvud on nii erinevad, kuigi need tähendavad vahemaad.

Kas teate, miks astronoomid ei kasuta valgusaastat, et arvutada kaugusi kosmoses asuvate kaugemate objektide vahel?

Valgusaasta on mittesüsteemne mõõtühik kauguste mõõtmiseks kosmoses. See on üldlevinud populaarsetes astronoomia raamatutes ja õpikutes. Professionaalses astrofüüsikas kasutatakse seda näitajat aga üliharva ja sageli selleks, et määrata kaugust lähedalasuvate objektide vahel kosmoses. Põhjus on lihtne: kui määrata kaugus valgusaastates universumi kaugemate objektideni, on see arv nii tohutu, et seda on ebapraktiline ja ebamugav kasutada füüsikalistes ja matemaatilistes arvutustes. Seetõttu kasutatakse professionaalses astronoomias valgusaasta asemel sellist mõõtühikut nagu , mida on keerukate matemaatiliste arvutuste tegemisel palju mugavam kasutada.

Mõiste definitsioon

Mõiste "valgusaasta" definitsiooni leiame igast astronoomiaõpikust. Valgusaasta on vahemaa, mille valguskiir läbib ühe Maa aasta jooksul. Selline määratlus võib amatööri rahuldada, kuid kosmoloogi arvates on see puudulik. Ta märkab, et valgusaasta ei ole ainult vahemaa, mille valgus läbib aastas, vaid vahemaa, mille valguskiir läbib vaakumis 365,25 Maa päevaga, ilma et magnetväljad seda mõjutaksid.

Valgusaasta on 9,46 triljonit kilomeetrit. See on vahemaa, mille valguskiir läbib aastas. Kuidas aga saavutasid astronoomid kiirtetee nii täpse määramise? Sellest räägime allpool.

Kuidas määratakse valguse kiirus?

Iidsetel aegadel usuti, et valgus levib universumis silmapilkselt. Kuid alates seitsmeteistkümnendast sajandist hakkasid teadlased selles kahtlema. Galileo oli esimene, kes kahtles ülaltoodud väites. Just tema püüdis määrata aega, mille jooksul valguskiir läbib 8 km kaugusele. Kuid kuna selline vahemaa oli sellise väärtuse jaoks nagu valguse kiirus tühine, lõppes katse ebaõnnestumisega.

Esimene suurem nihe selles numbris oli kuulsa Taani astronoomi Olaf Römeri vaatlus. 1676. aastal märkas ta varjutuse aja erinevust sõltuvalt Maa lähenemisest ja eemaldumisest neile avakosmoses. Roemer sidus selle tähelepaneku edukalt tõsiasjaga, et mida kaugemale Maa eemaldub, seda rohkem aega kulub neilt peegelduval valgusel meie planeedile kauguse läbimiseks.

Roemer sai selle fakti olemusest täpselt aru, kuid valguse kiiruse usaldusväärset väärtust tal välja arvutada ei õnnestunud. Tema arvutused olid valed, sest seitsmeteistkümnendal sajandil ei saanud tal täpseid andmeid kauguse kohta Maast teiste Päikesesüsteemi planeetideni. Need andmed tehti kindlaks mõnevõrra hiljem.

Edasised edusammud uuringutes ja valgusaasta määramises

1728. aastal arvutas umbkaudse valguse kiiruse esimesena inglise astronoom James Bradley, kes avastas tähtede aberratsiooni mõju. Ta määras selle väärtuseks 301 tuhat km / s. Kuid see väärtus oli ebatäpne. Täiustatud meetodeid valguse kiiruse arvutamiseks toodeti kosmilistest kehadest sõltumatult - Maal.

Pöörleva ratta ja peegli abil vaakumis valguse kiirust vaakumis tegid vastavalt A. Fizeau ja L. Foucault. Nende abiga õnnestus füüsikutel selle suuruse tegelikule väärtusele lähemale jõuda.

Täpne valguse kiirus

Teadlastel õnnestus valguse täpne kiirus määrata alles eelmisel sajandil. Maxwelli elektromagnetismi teooriale tuginedes, kasutades kaasaegset lasertehnoloogiat ja arvutusi, mida on korrigeeritud õhu kiirtevoo murdumisnäitaja järgi, suutsid teadlased välja arvutada valguse kiiruse täpse väärtuse 299 792,458 km/s. Seda väärtust kasutavad astronoomid siiani. Edasi oli valguspäeva, kuu ja aasta määramine juba tehnoloogia küsimus. Lihtsate arvutustega said teadlased arvuks 9,46 triljonit kilomeetrit – just nii palju kuluks aega, et valguskiir saaks lennata ümber Maa orbiidi pikkuse.

Nii või teisiti mõõdame oma igapäevaelus vahemaid: lähimasse supermarketisse, sugulaste majja teises linnas jne. Kui aga rääkida tohututest ruumiavarustest, siis selgub, et tuttavate väärtuste nagu kilomeetrite kasutamine on äärmiselt irratsionaalne. Ja siin pole mõtet mitte ainult saadud hiiglaslike väärtuste tajumise raskuses, vaid nendes olevate numbrite arvus. Isegi nii paljude nullide kirjutamine muutub probleemiks. Näiteks lühim vahemaa Marsist Maani on 55,7 miljonit kilomeetrit. Kuus nulli! Kuid punane planeet on üks meie lähimaid naabreid taevas. Kuidas kasutada tülikaid numbreid, mis saadakse isegi lähimate tähtede kauguse arvutamisel? Ja praegu on meil vaja sellist väärtust nagu valgusaasta. Kui palju ta on? Nüüd mõtleme selle välja.

Valgusaasta mõiste on tihedalt seotud ka relativistliku füüsikaga, milles ruumi ja aja tihe seos ja vastastikune sõltuvus tekkis 20. sajandi alguses, mil Newtoni mehaanika postulaadid kokku varisesid. Enne seda kauguse väärtust süsteemi suuremad ühikud

moodustati üsna lihtsalt: iga järgnev oli väiksemat järku ühikute kogum (sentimeetrid, meetrid, kilomeetrid jne). Valgusaasta puhul oli vahemaa seotud ajaga. Kaasaegne teadus teab, et valguse kiirus vaakumis on konstantne. Pealegi on see tänapäeva relativistlikus füüsikas lubatud maksimaalne kiirus looduses. Just need ideed olid uue tähenduse aluseks. Valgusaasta on võrdne vahemaaga, mille valguskiir läbib ühe Maa kalendriaasta jooksul. Kilomeetrites on see ligikaudu 9,46 * 10 15 kilomeetrit. Huvitaval kombel läbib footon vahemaa lähima kuuni 1,3 sekundiga. Päikese poole – umbes kaheksa minutit. Kuid järgmiste lähimate tähtedeni, Alfani, ja juba umbes neli valgusaastat.

Lihtsalt fantastiline vahemaa. Astrofüüsikas on ruumi veelgi suurem mõõde. Valgusaasta on umbes üks kolmandik parsekist, mis on tähtedevaheliste kauguste jaoks veelgi suurem mõõtühik.

Valguse levimise kiirus erinevates tingimustes

Muide, on ka selline omadus, et footonid võivad erinevates keskkondades levida erineva kiirusega. Me juba teame, kui kiiresti nad vaakumis lendavad. Ja kui nad ütlevad, et valgusaasta võrdub valguse poolt aastas läbitud vahemaaga, siis mõeldakse täpselt tühja ilmaruumi. Siiski on huvitav märkida, et muudel tingimustel võib valguse kiirus olla väiksem. Näiteks õhus hajuvad footonid veidi väiksema kiirusega kui vaakumis. Millisega - sõltub atmosfääri konkreetsest olekust. Seega oleks gaasiga täidetud keskkonnas valgusaasta mõnevõrra väiksem. Siiski ei erineks see oluliselt aktsepteeritust.