Kui kaua liigub valgus maalt ja päikeselt Marsile? Kui kaua kulub päikesevalguse Maale jõudmiseks? Valguse liikumine päikeselt maale

Paljud inimesed arvavad, et meie galaktika keskne täht lihtsalt särab ja selle kiired levivad hetkega, kuid see pole nii. Kuidas arvutada, kui kaua kulub valguse reisimiseks Päikeselt Maale, miks see väärtus on erinevatel aastaaegadel erinev - faktid, mis pakuvad huvi mitte ainult lastele, vaid ka täiskasvanutele.

Kuidas päike paistab

Päikesevalgus, mis soojendab kogu elu Maal oma kiirtega, on keeruliste keemiliste reaktsioonide tulemus. Päike on suur kuum pall. Sellel on mitu sadade tuhandete kilomeetrite paksust vesiniku ja heeliumi kihti. Temperatuur tähe pinnal on 6000 kelvinit ehk 5726,85°C. Keskmes, kus päikesevalgus sünnib, on see näitaja palju suurem – 15 miljonit °K.

Sellel temperatuuril ja rõhul toimub tuuma sees termotuumasünteesi reaktsioon pidevalt: 4 vesinikuaatomit ühinevad heeliumi tuumaks. Seda korratakse lõpmatu arv kordi. Ühe sekundi jooksul muutub selle sünteesi tulemusena 600 miljonit tonni vesinikku heeliumiks. Ja iga 70 tuhande aasta järel muudab päike vesinikku koguses, mis on võrdne Maa massiga.

Tuumasünteesi käigus vabaneb suures koguses energiat footonite kujul – massitute osakestena, mis eksisteerivad ainult valguse kiirusel liikudes. Oma eluea jooksul kiirgavad ja neelduvad footonit miljoneid kordi gaasimolekulid.

Huvitav fakt: footonil kulub Päikese tuumast maapinnale jõudmiseks 200 tuhat aastat.

Kui kaua liigub valgus Päikeselt Maale?

Et arvutada aega, mis kulub valguskiire Maale jõudmiseks, peate teadma meie planeedi ja tähe vahelist kaugust, samuti valguse kiirust. Esimesed katsed arvutada teekonda, mida lõpmatu arv footoneid iga päev läbib, tehti 17. sajandi lõpus. Tolleaegsed teadlased said 139 miljonit km, kuid see oli ebatäpne.

Hiljem tehti täpsemaid arvutusi, mille järgi on kaugus Päikesest Maani 150 miljonit km. Kuigi seda väärtust võetakse konstantina ja seda nimetatakse astronoomiliseks ühikuks, liigub meie planeet piki piklikku elliptilist orbiiti, mistõttu kahe taevakeha vaheline kaugus muutub. Jaanuaris väheneb see 147 miljoni km-ni (periheel) ja juulis on läbisõit maksimaalne - 152 miljonit km (afeel).

1975. aastal määrati footonite täpseks kiiruseks vaakumis 299 792 458 m/s, kuid enamik arvutusi kasutab selle ligikaudset väärtust 300 tuhat km/s.

Aeg, mis kulub päikesekiirte kauguse läbimiseks Maast meie planeedi orbiidi erinevates segmentides, on toodud allolevas tabelis:

Seega jõuab päikesevalgus Maale igal aastaajal 8 minuti ja 3-25 sekundiga. Kui Päike äkki kustuks, teaksid maalased seda määratud aja möödudes.

Huvitav: päikesekiirgus võib tungida 85 meetri sügavusele ookeani ning läbides erinevaid aineid, võib see aeglustada või murduda, fokusseerides ühte punkti.

Kui kaua kulub valguse jõudmiseks teistelt objektidelt Maale?

Erinevate kosmoseobjektide vahelise kauguse määramiseks kasutab astronoomia väärtust, näiteks valgusaastat. See indikaator on võrdne teega, mille valgus kosmoses tavalisel Maa-aastal läbib. Kvantitatiivses mõttes on valgusaasta 9 460 730 472 580 800 m ehk rohkem kui 63 tuhat astronoomilist ühikut.

Aeg, mis kulub päikesevalguse footonitel järgmistele universumi objektidele liikumiseks, on võrdne:

• Päikesest kõige kaugemal asuva planeedi Pluuto jaoks on footonid 5 tundi;
• meie süsteemi kaugeima punkti, asteroidide pilve ja Oorti rusude jaoks – koguni 1,5 aastat;
• Maale lähima ereda tähe Proxima Centauri puhul on see 4 aastat.

Valgus läbib Kuu ja Maa vahelise vahemaa 1,2 sekundiga ning raadiolained levivad sama kiirusega. See tekitab raskusi kosmoselaevade (näiteks Lunokhodi) juhtimisel, kuna signaal saabub ja lahkub viivitusega.

Valgus ei liigu hetkega. See on põhjus, miks paljusid kosmilisi nähtusi saab jälgida pika viivitusega. Seega asub hele Polaris Maast 400 valgusaasta kaugusel. Selle kiired, mida võib praegu jälgida, saadeti tagasi Kolumbuse ajal.

> > > Kui kaua kulub päikesevalguse Maale jõudmiseks?

Valguse kiirus- kui kaua kulub päikesevalgusel Päikeselt Maale jõudmiseks: Maa orbiidi kirjeldus fotol, Päikesesüsteemi kolmanda planeedi kaugus ja koht.

See tundub imelik, sest kõik arvavad, et Päike lihtsalt paistab ja kõik juhtub justkui silmapilkselt. Päikesekiired liiguvad meie poole valguse kiirusel ja liiguvad vaakumkeskkonnas. Lühidalt, kogu teekond võtab aega 8 minutit ja 20 sekundit. Jah, iroonia on selles, et kui meie täht äkki kuhugi läheb, jõuab ta meieni alles 8 minuti pärast.

Valguse kiiruse mõistmine on astronoomias oluline, seega pöördume matemaatika poole. Kaugus Maast Päikeseni on 150 miljonit km ja valguse kiirus 300 000 km/s. Jagage ja saage määratud aeg. Kuid see on keskmine.

Pidagem ka meeles, et meie planeet pöörleb mööda elliptilist orbiidi rada ja vahemaa muutub 147-152 miljoni km võrra. Siis on maksimaalsel lähenemisel kiirus 490 sekundit ja distantsil 507 sekundit. Aga siis läheb veelgi huvitavamaks.

Päikese tuuma sees toimub sulandumine, mille tulemusena tekivad footonid. Kõik saab alguse gammakiirtest, mida täht neelab mitu korda, liigub selle sees ja alles siis tungib pinnale. Kuid kõige hämmastavam on see, et tegelik valgus, mis teieni jõuab, loodi kümneid tuhandeid aastaid tagasi! Tal õnnestus vabaneda ja lõpuks 8 minutiga teie juurde jõuda.

Jah, kosmosesse vaadates näete sõna otseses mõttes kõikjal mineviku jälgi. Peegeldunud kuuvalgus liigub sekundiks meie poole. Kuid Alpha Centauri jaoks kulub rohkem kui 4 aastat. Mõelge nüüd tähtedele teistes galaktikates, mis veedavad miljoneid aastaid ainult selleks, et meie näeksime nende ilusat sära.

Vaatame teiselt poolt. Kui on intelligentseid tulnukaid, kes praegu meie planeeti vaatavad, näevad nad ainult dinosauruseid. Seetõttu on valguse kiirus teadlastele ja kosmoloogidele oluline.

See tuline kera on palja silma jaoks liiga hele. Kui aga sellesse sügavamalt vaadata, on näha Päikese tegelik olemus. See hiiglaslik kuuma gaasi pall on päikesesüsteemi suurim objekt. Päike toodab soojust ja valgust. See on energiaallikas eluks Maal. Sügaval Päikese sisikonnas toimub see kogu aeg tuumareaktsioon. Meie täht on ohtlik, kuid me ei saa ilma selleta elada. Ükski elu aspekt ei jätkuks ilma Päikeseta.

Valgus on meie universumi üks põhikomponente, kõige olemasoleva põhiline osa. See nähtus pole mitte ainult kõige olulisem, vaid ka kõige kiirem kosmoses. Valguse kiirus ulatub 300 000 km/s. Kuna kaugus Päikesest on umbes 150 miljonit km, siis valgus jõuab Maale umbes 8 minutiga. Kuid need 8 minutit on vaid viimane vise tema teekonnal. Kulub umbes miljon aastat, enne kui valgus pääseb Päikese karmist sisemusest välja. See tähendab, et valgus, mida inimesed Maal praegu näevad, tekkis ammu enne inimtsivilisatsiooni ilmumist.

Päikesel on mitu sadade tuhandete kilomeetrite paksust raske gaasi kihti. Ja selle keskel on tuum, mis sünnitab päikesevalgust. Ja see sünnitab ühe universumi hävitavama reaktsiooni - tuumasüntees (vesiniku muundamine heeliumiks). Kui ühendate kaks vesinikuaatomit, toimub reaktsioon ja saate heeliumi. See kõlab lihtsalt, kuid see pole nii. Tegelikult pole kahe aatomi ühendamine lihtne, sest kahel prootonil on sama positiivne laeng ja seetõttu tõrjuvad nad üksteist. Prootonitele ei meeldi üksteisele lähedale pääseda. Nende ühendamiseks kulub palju energiat ja seda juhtub väga harva. Prootonite segamine hõlmab tohutul hulgal soojust ja rõhku, mida gravitatsioon tekitab.

Päike sisaldab umbes 99,8% kogu päikesesüsteemi ainest, ja kogu see mass hoiab võimsa gravitatsioonijõu abil koos Päikese kihte. Gravitatsioon aitab vesinikuaatomitel ühineda ja nii toimub tuumasünteesi. Selles tuumareaktoris ühinevad vesinikuaatomid "lõpmatu" arv kordi sekundis. Mõned kokkupõrked on nii tugevad, et aatomid ühinevad, vabastades energiat. Kuid üllataval kombel on ta uskumatult nõrk. Termotuumasünteesi käigus muudetakse energiaks alla 1% prootonitest, millest ei piisa isegi automootori jaoks. Ja see energia tekib ainult sünteesi teel. Enamikku prootoneid põrkes ei sünteesita. See võimaldab Päikesel elada veel 10 miljardit aastat.

Tee väikseim valgusosake – footon, algab Päikese kuumast tuumast. Olles tekkinud gammakiire kujul, lendab footon päikese tuumast valguse kiirusel välja. Kui tema jaoks takistusi poleks, läbistaks ta sellise kiirusega Päikese pinna 2 sekundiga. Päike on nii tihe, et selleks, et oma erinevate gaaside kihtidest väljapoole murda, vajab kiir 100 tuhat, kui mitte miljoneid aastaid. Pärast päikese tuumast lahkumist läbib vastsündinud footon läbi paksu vesinikuaatomite kihi. Selle kihi paksus on üle 600 tuhande km. Fotonil kulub sellest ülesaamiseks 100 aastat. Pärast seda algab läbimurre läbi Päikese plasma, mis ulatub 320 tuhande km kaugusele. Sellel on elektrilaeng, mis takistab footonite liikumist. Selle osakesed hoiavad footonit sekundi murdosa, seejärel vabastavad selle ja see põrkab kokku teiste plasmaosakestega. Kõik need protsessid kestavad tuhandeid ja isegi miljoneid aastaid, kuni lõpuks footon välja murdub ja jätkab oma teed Maale või teistesse universumi nurkadesse.

Kui kaua kulub päikesevalguse Maale jõudmiseks? Ilmselgelt liigub päikesevalgus valguse kiirusel. Päikese pinnalt eralduvatel footonitel kulub aega, et liikuda läbi kosmosevaakumi ja jõuda meie silmadeni. Keskmiselt läbib päikesevalgus kauguse Päikesest Maale 8 minuti ja 20 sekundiga. Kui Päike meie universumist ootamatult kaoks, oleks teil aega veidi üle 8 minuti, enne kui märkate, et midagi on valesti.

Kuidas sa saad need 8 minutit 20 sekundit? Me tiirleme ümber Päikese umbes 150 miljoni kilomeetri kaugusel. Valgus liigub kiirusega 300 000 kilomeetrit sekundis. Jagades üksteisega, saame 500 sekundit ehk 8 minutit ja 20 sekundit. Saadud aeg on keskmine, kuna Maa liigub elliptilisel orbiidil ümber Päikese. Lühim vahemaa on 147 miljonit kilomeetrit ja pikim 152 miljonit kilomeetrit. Lähimas punktis kulub valgusel Maale jõudmiseks 490 sekundit, kõige kaugemas punktis aga 507 sekundit.

Asi muutub palju huvitavamaks, kui arvestada footonite teekonda Päikese sees. Tõenäoliselt teate, et footonid tekivad Päikese tuumas toimuvate termotuumareaktsioonide käigus. Need footonid kiirguvad ja neelduvad tähe kiirgusvööndis lugematuid kordi, enne kui nad lõpuks pinnale jõuavad. Lõppude lõpuks loodi teie silmi tabanud footonid tegelikult kümneid tuhandeid aastaid tagasi. Nii et teekond Maale, mis võtab veidi üle 8 minuti, on footoni elus vaid hetk.

Sellest kõigest selgub, et kosmosesse vaadates vaatad minevikku. Meie lähima tähe Alpha Centauri valgusel kulub meieni jõudmiseks umbes 4 aastat, nii et kui me seda tähte vaatame, näeme me tegelikult seda, milline see välja nägi 4 aastat tagasi. Kuid on galaktikaid, mis asuvad meist miljonite valgusaastate kaugusel. Kui ühes neist galaktikatest on äkitselt kõrgelt arenenud tehnoloogiatega tsivilisatsioon, võivad nad isegi jälgida meie planeedi pinnal rändlevaid dinosauruseid.

Info meie vahetu kosmilise keskkonna kohta on muutumas avalikult kättesaadavaks: tavakasutajad saavad kodust lahkumata arvutada vahemaad naaberplaneetideni ja nendeni reisimise aega. Kui sind huvitab küsimus Marsi kaugusest Päikesest, tasub end kurssi viia kosmiliste kauguste mõõtmise põhitõdedega.

Kuidas mõõdetakse tähtede kaugust ja mis on valgusaasta?

Kauguste ühikud ruumis on erilised, tuletatud rahvusvahelisest mõõtesüsteemist eraldi veerus.
A.e. on astronoomia kauguse mõõt, mis näitab kolmanda planeedi – Maa – keskmise asukoha kaugust Päikesest.

A.e.– kauguste mõõtühik astronoomias, võrdne 149 597 870 km

Seda ühikut võib nimetada ka meie planeedi orbiidi raadiuseks.

AE on kaugus Maa keskpunktide ja selle orbiidi vahel

Astronoomilistes ühikutes saate mõõta kaugusi sama tähesüsteemi objektide vahel, näiteks päikesesüsteemis. Universumi skaala jaoks on a.u. - väga väike üksus. Seetõttu väljendatakse tähtede ja galaktikate vahelist kaugust valgusaastates.

Füüsikas on valgus juba pikka aega olnud maailma kiireima nähtuse etalon, kuid kosmilisel, arusaamatul skaalal ei liigu isegi valgus hetkega. Teel Universumi ühest nurgast teise valgus aeglustub, hajub, muudab spektrit ja puutub kokku materiaalsete takistustega.

Valgusaasta- see on tähtede vahemaa, mille valgus suudab ühe maise aasta jooksul läbida 9 460 730 472 580 800 km

Ühe valgusaasta kaugus võrdub valguse kiiruse korrutisega ühe Maa aastaga. Juliuse aasta tuleb enne korrutamist teisendada sekunditeks, kuna valguse kiirust väljendatakse ka sekundites.

Juliuse aasta(a) – astronoomia ajaühik, mis võrdub 365,25 Juliuse päevaga

Toetudes astronoomilineühikud suudavad teha keerukamaid arvutusi.

Valguskiirus

Nähtava valguse kiirte all mõeldakse mitteaatomiliste osakeste footonite voogu, mille nimi tuleneb kreekakeelsest terminist "fotod" - "valgus".
Maainimese jaoks on üks valgusaasta ületamatult pikk vahemaa. Keskmine inimene suudab Maa gravitatsiooni tingimustes omal jõul saavutada kiiruse umbes 20 km/h. Footonid liiguvad 60 miljonit korda kiiremini ja läbivad 300 tuhat kilomeetrit sekundis. See on suurim kiirus, mis saavutatakse vaakumis nähtava valgusega.

Valguse kiirus vaakumis võrdub 299 792 458 m/s

Õhu- või veekeskkonna takistuses, näiteks vastavalt Maa atmosfääris või ookeanides, kaotab valgus kiirust mitte rohkem kui 25% ja läbib 225 tuhat km sekundis.
Nendest andmetest lähtuvad kõik muud arvutused, mis võimaldavad hinnata lendude võimalust kogu päikesesüsteemis ja tähtede vahel. Ühe minutiga läbib valgus 18 miljonit kilomeetrit ruumi.
Mida lähemale jõuab inimene valguse kiiruse saavutavale tehnoloogilisele progressile, seda vähem tuleb aega kosmosereisidele kulutada.

Mitu valgusaastat Marsile

Oleme juba ammu teadnud, kuidas praktiliste näidete põhjal ületada tohutuid vahemaid.

Kui kaua kulub maapealsetel astronautidel punasele planeedile lendamiseks, on muutuva väärtusega võrrand, sest meie planeet ja Marss on pidevas liikumises. Iga planeet on omal orbiidil ümber Päikese. Planeedid võivad üksteisele läheneda või olla tähe vastaskülgedel äärmuslikel vahemaadel.
Muidugi oleks maalaste jaoks kõige ökonoomsem lahendus Marsile lennata, kui planeedid on minimaalsel kaugusel.

Vahemaa, mille valgus läbib ühe aastaga, on 9460,73 miljardit kilomeetrit. Minimaalne võimalik vahemaa Maa ja Marsi vahel on 54,55 miljonit km.

0,0000057 valgusaastat Maalt Marsini

Selliste andmete olemasolul võime järeldada, et kahe planeedi vaheline minimaalne kaugus on 181 valgussekundit ehk 3 valgusminutit. Teisisõnu, Marsi ja Maa vahel on 0,00000570776255707763 valgusaastat.

Kui kaua kulub valgusel Marsile jõudmiseks?

Hoolimata selle füüsilisest ligipääsmatusest on võimalik täpselt välja arvutada, kui kaua keskmiselt kulub tähevalgusel Päikeselt Marsile reisimiseks.
Lennu Päikesesüsteemi kesktähelt Marsile saab footon – valgusosake – ilma takistusi ja häireid arvesse võtmata sooritada 12.01 minutiga. Arvutused saadakse püsiva valguse kiiruse vaakumis - 300 tuhat kilomeetrit sekundis - ja punase planeedi keskmise kauguse tähest, mis on võrdne 228 miljoni km kaugusel.
228 000 tuhat km / 300 tuhat km/s = 760 s = 12 minutit 1 sekund – aeg, mis kulub valguse kiirusel Päikeselt Marsile või tagasi lendamiseks. Vahemaa, mil Marss on afeelis, läbib valgus 13,01 minutiga, periheelis 11 minutiga.

Kui kaua kulub valguskiirusel Marsile lendamiseks?

Hüpoteetiliseks lennuks Marsile kuluvat aega on ülaltoodud teadmiste põhjal lihtne välja arvutada. Seal on täpselt välja arvutatud lennutrajektoori, võimalused ja minimaalne kaugus Maast Marsini. See on üle 54 miljoni km, mis on valgusvoo jaoks 3 minutit. Ainult valguse kiirusel liikudes ei kesta Marsile lendamine mitte ainult lugematuid kuid, vaid peaaegu hetki. Kolm minutit Marsi ja Maa vahel valguse kiirusel on raske võrrelda ühegi maapealse transpordiga.

Punane planeet on käeulatuses, kui inimkond liigub valguse kiirusel. Teaduse praeguse arengutempo juures on uute futuristlike transpordiliikide avastamine vaid aja küsimus.