1 dan svjetla je jednak. Zemljina godina

Kozmičke udaljenosti teško je mjeriti običnim metrima i kilometrima, pa se astronomi u svom radu koriste drugim fizičkim jedinicama. Jedna od njih se zove svjetlosna godina.

Mnogi obožavatelji fantasyja dobro su upoznati s ovim konceptom, jer se često pojavljuje u filmovima i knjigama. Ali ne znaju svi što je svjetlosna godina, a neki čak misle da je slična uobičajenom godišnjem računanju vremena.

Što je svjetlosna godina?

U stvarnosti, svjetlosna godina nije jedinica vremena, kao što bi se moglo pretpostaviti, već jedinica duljine koja se koristi u astronomiji. Odnosi se na udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini.

Obično se koristi u udžbenicima astronomije ili popularnoj znanstvenoj fantastici za određivanje duljina unutar Sunčevog sustava. Za točnije matematičke izračune ili mjerenje udaljenosti u Svemiru, kao osnova se uzima druga jedinica - .

Pojava svjetlosne godine u astronomiji povezana je s razvojem znanosti o zvijezdama i potrebom za korištenjem parametara usporedivih s ljestvicom svemira. Koncept je uveden nekoliko godina nakon prvog uspješnog mjerenja udaljenosti od Sunca do zvijezde 61 Cygni 1838. godine.

U početku je svjetlosna godina bila udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj tropskoj godini, odnosno u vremenskom razdoblju jednakom punom ciklusu godišnjih doba. Međutim, od 1984. godine kao osnova se počela uzimati julijanska godina (365,25 dana), čime su mjerenja postala točnija.

Kako se određuje brzina svjetlosti?

Kako bi izračunali svjetlosnu godinu, istraživači su prvo morali odrediti brzinu svjetlosti. Astronomi su nekoć vjerovali da je širenje zraka u svemiru trenutačno, no u 17. stoljeću taj se zaključak počeo dovoditi u pitanje.

Prve pokušaje proračuna napravio je Galileo Gallilei, koji je odlučio izračunati vrijeme potrebno svjetlosti da prijeđe 8 km. Njegovo istraživanje je bilo neuspješno. Približnu vrijednost uspio je izračunati James Bradley 1728. godine, koji je brzinu odredio na 301 tisuću km/s.

Kolika je brzina svjetlosti?

Unatoč činjenici da je Bradley napravio prilično točne izračune, točnu brzinu su mogli odrediti tek u 20. stoljeću, koristeći moderne laserske tehnologije. Napredna oprema omogućila je izračune ispravljene za indeks loma zraka, što je rezultiralo ovom vrijednošću od 299.792,458 kilometara u sekundi.

Astronomi rade s tim brojkama do danas. Naknadno su jednostavni izračuni pomogli da se točno odredi vrijeme koje su zrake trebale da oblete orbitu zemaljske kugle bez utjecaja gravitacijskih polja na njih.

Iako se brzina svjetlosti ne može usporediti sa zemaljskim udaljenostima, njezina uporaba u izračunima objašnjava se činjenicom da su ljudi navikli razmišljati u "zemaljskim" kategorijama.

Čemu je jednaka svjetlosna godina?

Ako uzmemo u obzir da je svjetlosna sekunda jednaka 299.792.458 metara, lako je izračunati da svjetlost u minuti prijeđe 17.987.547.480 metara. U pravilu, astrofizičari koriste te podatke za mjerenje udaljenosti unutar planetarnih sustava.

Za proučavanje nebeskih tijela na ljestvici svemira mnogo je prikladnije uzeti kao osnovu svjetlosnu godinu, koja je jednaka 9,460 bilijuna kilometara ili 0,306 parseka. Promatranje kozmičkih tijela jedini je slučaj kada čovjek može vidjeti prošlost vlastitim očima.

Potrebno je mnogo godina da svjetlost koju emitira daleka zvijezda stigne do Zemlje. Iz tog razloga, kada promatrate kozmičke objekte, ne vidite ih onakvima kakvi su trenutno, već onakvima kakvi su bili u trenutku emitiranja svjetlosti.

Primjeri udaljenosti u svjetlosnim godinama

Zahvaljujući mogućnosti izračunavanja brzine kretanja zraka, astronomi su mogli izračunati udaljenost u svjetlosnim godinama do mnogih nebeskih tijela. Dakle, udaljenost od našeg planeta do Mjeseca je 1,3 svjetlosne sekunde, do Proxime Centauri - 4,2 svjetlosne godine, do Andromedine maglice - 2,5 milijuna svjetlosnih godina.

Udaljenost između Sunca i središta naše galaksije traje otprilike 26 tisuća svjetlosnih godina, a između Sunca i planeta Plutona - 5 svjetlosnih sati.

Na ovaj ili onaj način, u svakodnevnom životu mjerimo udaljenosti: do najbližeg supermarketa, do kuće rođaka u drugom gradu, do, i tako dalje. Međutim, kada je riječ o prostranstvu svemira, ispada da je korištenje poznatih vrijednosti poput kilometara krajnje iracionalno. I poanta ovdje nije samo u teškoćama uočavanja rezultirajućih gigantskih vrijednosti, već iu broju brojeva u njima. Čak će i pisanje toliko nula postati problem. Primjerice, najkraća udaljenost od Marsa do Zemlje je 55,7 milijuna kilometara. Šest nula! Ali crveni planet jedan je od naših najbližih susjeda na nebu. Kako koristiti glomazne brojke koje nastaju pri izračunavanju udaljenosti čak i do najbližih zvijezda? A upravo sada trebamo vrijednost poput svjetlosne godine. Koliko je jednako? Shvatimo sada.

Pojam svjetlosne godine također je usko vezan uz relativističku fiziku, u kojoj je tijesna povezanost i međusobna ovisnost prostora i vremena uspostavljena početkom 20. stoljeća, kada su se srušile postavke Newtonove mehanike. Prije ove vrijednosti udaljenosti, veće jedinice mjerila u sustavu

formirane su prilično jednostavno: svaka sljedeća bila je zbirka jedinica manjeg reda (centimetri, metri, kilometri i tako dalje). U slučaju svjetlosne godine, udaljenost je bila vezana za vrijeme. Moderna znanost zna da je brzina širenja svjetlosti u vakuumu konstantna. Štoviše, to je najveća brzina u prirodi dopuštena u modernoj relativističkoj fizici. Upravo su te ideje bile temelj novog značenja. Svjetlosna godina jednaka je udaljenosti koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj Zemljinoj kalendarskoj godini. U kilometrima to je otprilike 9,46 * 10 15 kilometara. Zanimljivo je da foton prijeđe udaljenost do najbližeg Mjeseca za 1,3 sekunde. Do sunca ima oko osam minuta. Ali sljedeće najbliže zvijezde, Alpha, već su udaljene oko četiri svjetlosne godine.

Samo fantastična udaljenost. U astrofizici postoji još veća mjera prostora. Svjetlosna godina jednaka je otprilike jednoj trećini parseka, čak i većoj jedinici mjerenja međuzvjezdanih udaljenosti.

Brzina širenja svjetlosti u različitim uvjetima

Usput, postoji i takva značajka da se fotoni mogu širiti različitim brzinama u različitim okruženjima. Već znamo koliko brzo lete u vakuumu. A kada kažu da je svjetlosna godina jednaka udaljenosti koju prijeđe svjetlost u godini, misle na prazan svemir. Međutim, zanimljivo je primijetiti da pod drugim uvjetima brzina svjetlosti može biti niža. Na primjer, u zraku se fotoni raspršuju nešto manjom brzinom nego u vakuumu. Koji ovisi o konkretnom stanju atmosfere. Dakle, u okolišu ispunjenom plinom, svjetlosna bi godina bila nešto manja. No, ne bi se bitno razlikovala od prihvaćene.

Svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini. Međunarodna astronomska unija dala je svoje objašnjenje svjetlosne godine - to je udaljenost koju svjetlost prijeđe u vakuumu, bez sudjelovanja gravitacije, u julijanskoj godini. Julijanska godina jednaka je 365 dana. To je dekodiranje koje se koristi u znanstvenoj literaturi.

Ako uzmemo stručnu literaturu, tada se udaljenost računa u parsecima ili kilo- i megaparsecima.

Postoje određeni brojevi koji određuju udaljenost svjetlosnih sati, minuta, dana itd.

Svjetlosna godina jednaka je 9 460 800 000 000 km,
mjesec- 788,333 milijuna km.,
tjedan- 197.083 milijuna km.,
dan- 26.277 milijuna km,
sat- 1.094 milijuna km.,
minuta- oko 18 milijuna km.,
drugi- oko 300 tisuća km.

Ovo je zanimljivo! Od Zemlje do Mjeseca svjetlost u prosjeku putuje za 1,25 sekundi, dok njen snop do Sunca stiže za nešto više od 8 minuta.

Zvijezda Betelgeuse u zviježđu Orion trebala bi eksplodirati u doglednoj budućnosti (zapravo, u roku od nekoliko stoljeća).

Betelgeuse se nalazi na udaljenosti od 495 do 640 svjetlosnih godina od nas.
Ako eksplodira upravo sada, onda će stanovnici Zemlje vidjeti ovu eksploziju tek za 500-600 godina.

A ako danas vidite eksploziju, sjetite se da se zapravo eksplozija dogodila u vrijeme Ivana Groznog...

Zemljina godina

Zemaljska godina je udaljenost koju Zemlja prijeđe u jednoj godini. Ako uzmemo u obzir sve izračune, tada je jedna svjetlosna godina jednaka 63242 zemaljske godine. Ova brojka se posebno odnosi na planet Zemlju; za druge, poput Marsa ili Jupitera, oni će biti potpuno drugačiji. Svjetlosna godina mjeri udaljenost od jednog do drugog nebeskog tijela. Brojevi za svjetlosne godine i zemaljske godine toliko su različiti, iako znače udaljenost.

Skala

Video

Izvori

Brzi odgovor: nimalo.

Često nam postavljaju vrlo zanimljiva pitanja, čiji su odgovori vrlo nestandardni.

Jedno od ovih pitanja vidite u naslovu. I stvarno, koliko ovozemaljskih godina ima jedna svijetla godina? Možda ćete biti razočarani, ali pravog odgovora nema.

Činjenica je da svijetla godina nije mjera vremena, već mjera udaljenosti. Da budemo precizniji, svjetlosna je godina udaljenost u vakuumu bez gravitacijskih polja, jedan učinak julijanske godine (ekvivalentno 365,25 standardnih dana po 86 400 SI sekundi ili 31 557 600 sekundi) prema Međunarodnoj astronomskoj federaciji.

Da bismo to učinili, uzmemo oznaku od 300 tisuća kilometara u sekundi (to je točno brzina svjetlosti) i pomnožimo je s 31,56 milijuna sekundi (mnogo sekundi godišnje) i dobijemo ogroman broj - 9460800000 000 km (ili 9,46 milijuna kilometara) . Ovaj fantastični broj označava udaljenost jednaku svjetlosnoj godini.

1 svjetlosni mjesec ~ 788 333 000 000 km

1 lagani tjedan ~ 197.083.000 km

1 dnevno svjetlo ~ 26,277 milijuna km

1 svjetlosni sat ~ 1,094 milijuna km

1 svjetlosna minuta ~ oko 18 milijuna km

1 svjetlosna sekunda ~ 300 tisuća km

Da biste saznali koliko kilometara u jednoj svjetlosnoj godini trebate koristiti jednostavan web kalkulator.

U lijevi okvir unesite broj svjetlosnih godina interesa koji želite pretvoriti. U polju s desne strane vidjet ćete rezultat izračuna. Jednostavno kliknite odgovarajuću poveznicu za pretvaranje svjetlosnih godina ili milja u druge jedinice.

Što je "vedro ljeto"

Svjetlosna godina jednosmjernog sustava (St., ly) jednaka je udaljenosti koju prijeđe svjetlost u vakuumu u jednoj srpanjskoj godini (365,25 dana).

Pojam se uglavnom koristi u znanosti i fantastici, au stručnim krugovima se udomaćio izraz "parsecs" s prefiksom "kilo" i "mega".

i ne prije 1984., prema svijetloj godini, da bismo razumjeli udaljenost sa svjetlom prijeđenu u tropskoj godini, sada se vrijednost promijenila za 0,002%, a praktična vrijednost ove razlike je jer se vrlo točna mjerenja ne vrše u svijetlim godinama . Brzina svjetlosti je oko 300 tisuća.

km u sekundi i svjetlosnu godinu od oko 10 trilijuna kilometara (9460,8800 milijuna km). Što se tiče udaljenosti, na primjer, Sirius je udaljen 8 svjetlosnih godina od svoje najbliže blizine zvijezde Proxima Centauri - 4,22 svjetlosne godine, a promjer Rimske ceste - naše galaksije je 100.000 svjetlosnih godina.

Što je "kilometar"

Kilometar kilometar (km, km) je množinska jedinica za referentne udaljenosti, široko korištena u cijelom svijetu.

Jedan kilometar 1000 metara, 0,621 milje, 0,9374 milje, 1094 jardi, 3281 metar, 1,057 x 10 - 13 svjetlosnih godina, 6,67 x 10 - 9 astronomskih jedinica.

Lagane godine

Stotinama godina ljudi su izmišljali vlastite planete kako bi izmislili sve više i više sustava daljinske detekcije. Stoga je odlučeno da se u obzir uzme univerzalna jedinica duljine od jednog metra i dugačak mjerni put od kilometara.

Ali u sljedećem dvadesetom stoljeću to je stvorilo novi problem za čovječanstvo. Ljudi su počeli pažljivo proučavati svemir - i pokazalo se da je veličina svemira toliko velika da milje ovdje jednostavno nisu prikladne.

U običnim jedinicama možete izraziti udaljenost od Zemlje do Mjeseca ili od Zemlje do Marsa. Ali ako pokušavate odgonetnuti koliko je najbliža zvijezda udaljena od našeg planeta, broj "raste" s neprimjetnim brojem znakova po decimalnoj točki.

Što je 1 svjetlosna godina?

Bilo je jasno da je potrebna nova jedinica za istraživanje svemira - i bila je to svijetla godina.

U sekundi svjetlost prijeđe 300.000 kilometara. Lagane godine — to je udaljenost čija će svjetlost putovati točno godinu dana, a prevedena u poznatiji sustav brojeva, ta udaljenost iznosi 9.460.730.472.580,8 kilometara. Jasno je da je korištenje sažetog "jednostavnog leta" puno praktičnije nego korištenje svakog ogromnog broja u izračunima.

Od svih nama najbližih zvijezda, Proxima Centauri bila je udaljena samo “4,2 svjetlosne godine”. Naravno, na temelju podataka o kilometrima to je nezamislivo mnogo. No, sve je relativno - s obzirom na to da najbližu galaksiju Andromedu od rimske ceste dijeli čak 2,5 milijuna svjetlosnih godina, zvijezda i istina počinju se činiti vrlo bliskim susjedima.

Usput, korištenje svjetlosnih godina pomaže znanstvenicima da razumiju u kojim kutovima svemira je razumno pronaći inteligentan život, a gdje je slanje radio signala potpuno beskorisno.

Uostalom, brzina radijskog signala slična je brzini svjetlosti, pa bi pozdravu upućenom prema dalekoj galaksiji trebali milijuni godina da stigne na odredište. Ima smisla očekivati odgovor od susjednih "susjeda" - objekata čiji će hipotetski signali odgovora doći do zemaljskih uređaja čak i tijekom života osobe.

1 svjetlosna godina - koliko zemaljskih godina?

Uvriježeno je pogrešno mišljenje da je svjetlosna godina jedinica vremena.

Zapravo to nije istina. Ovaj izraz nema nikakve veze sa zemaljskim godinama, ne odnosi se na njih i samo predstavlja udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj zemaljskoj godini.

Znate li zašto astronomi ne koriste svjetlosne godine za izračunavanje udaljenosti do udaljenih objekata u svemiru?

Svjetlosna godina je nesustavna jedinica mjerenja udaljenosti u svemiru. Naširoko se koristi u popularnim knjigama i udžbenicima o astronomiji. Međutim, u profesionalnoj astrofizici ova brojka se koristi izuzetno rijetko i često se koristi 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 se pokazati toliko velikim da će biti nepraktično i nezgodno koristiti ga za fizičke i matematičke izračune. Stoga se umjesto svjetlosne godine u profesionalnoj astronomiji koristi mjerna jedinica, koja je mnogo prikladnija za rad pri izvođenju složenih matematičkih izračuna.

Definicija pojma

Definiciju pojma “svjetlosna godina” možemo naći u svakom udžbeniku astronomije. Svjetlosna godina je udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj Zemljinoj godini. Takva definicija može zadovoljiti amatera, ali kozmolog će je smatrati nepotpunom. Primijetit će da svjetlosna godina nije samo udaljenost koju svjetlost prijeđe za godinu dana, već udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u vakuumu za 365,25 zemaljskih dana, bez utjecaja magnetskih polja.

Svjetlosna godina jednaka je 9,46 bilijuna kilometara. Upravo toliku udaljenost prijeđe zraka svjetlosti za godinu dana. Ali kako su astronomi postigli tako precizno određivanje putanje zraka? O tome ćemo govoriti u nastavku.

Kako je određena brzina svjetlosti?

U davna vremena vjerovalo se da svjetlost trenutno putuje svemirom. Međutim, počevši od sedamnaestog stoljeća znanstvenici su počeli sumnjati u to. Galileo je bio prvi koji je posumnjao u gore predloženu izjavu. Upravo je on pokušao odrediti vrijeme koje je potrebno da zraka svjetlosti prijeđe udaljenost od 8 km. Ali zbog činjenice da je ta udaljenost bila zanemarivo mala za takvu veličinu kao što je brzina svjetlosti, eksperiment je završio neuspjehom.

Prvi veći pomak po tom pitanju bilo je opažanje poznatog danskog astronoma Olafa Roemera. Godine 1676. uočio je razliku u vremenu pomrčina ovisno o približavanju i udaljenosti Zemlje od njih u svemiru. Roemer je uspješno povezao ovo opažanje s činjenicom da što se Zemlja dalje udaljava, to je više potrebno svjetlu koje se reflektira od njih da prijeđe udaljenost do našeg planeta.

Roemer je točno shvatio bit te činjenice, ali nije uspio izračunati pouzdanu vrijednost brzine svjetlosti. Njegovi su izračuni bili netočni jer u sedamnaestom stoljeću nije mogao imati točne podatke o udaljenosti Zemlje od ostalih planeta Sunčeva sustava. Ti su podaci utvrđeni nešto kasnije.

Daljnji napredak u istraživanju i definiciji svjetlosne godine

Godine 1728. engleski astronom James Bradley, koji je otkrio učinak aberacije u zvijezdama, prvi je izračunao približnu brzinu svjetlosti. Odredio je njegovu vrijednost na 301 tisuću km/s. Ali ova je vrijednost bila netočna. Naprednije metode za izračunavanje brzine svjetlosti proizvedene su bez obzira na svemirska tijela – na Zemlji.

Promatranja brzine svjetlosti u vakuumu pomoću rotirajućeg kotača i zrcala izvršili su A. Fizeau, odnosno L. Foucault. Uz njihovu pomoć, fizičari su se uspjeli približiti stvarnoj vrijednosti ove količine.

Točna brzina svjetlosti

Znanstvenici su uspjeli odrediti točnu brzinu svjetlosti tek u prošlom stoljeću. Na temelju Maxwellove teorije elektromagnetizma, korištenjem moderne laserske tehnologije i izračuna korigiranih za indeks loma toka zraka u zraku, znanstvenici su uspjeli izračunati točnu brzinu svjetlosti od 299 792,458 km/s. Astronomi još uvijek koriste ovu količinu. Daljnje određivanje dnevnog svjetla, mjeseca i godine već je bilo stvar tehnologije. Kroz jednostavne izračune znanstvenici su došli do brojke od 9,46 trilijuna kilometara — točno toliko bi trebalo snopu svjetlosti da pređe dužinu Zemljine orbite.

22. veljače 2017. NASA je izvijestila da je oko jedne zvijezde TRAPPIST-1 pronađeno 7 egzoplaneta. Tri od njih su u rasponu udaljenosti od zvijezde u kojem planet može imati tekuću vodu, a voda je ključni uvjet za život. Također se navodi da se ovaj zvjezdani sustav nalazi na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina od Zemlje.

Ova poruka izazvala je veliku buku u medijima, neki su čak mislili da je čovječanstvo na korak od izgradnje novih naselja u blizini nove zvijezde, ali nije tako. Ali 40 svjetlosnih godina je puno, to je PUNO, to je previše kilometara, odnosno, to je monstruozno kolosalna udaljenost!

Iz kolegija fizike poznata je treća brzina bijega - to je brzina koju tijelo mora imati na površini Zemlje da bi izašlo izvan Sunčevog sustava. Vrijednost ove brzine je 16,65 km/s. Konvencionalna orbitalna letjelica polijeće brzinom od 7,9 km/s i kruži oko Zemlje. U principu, brzina od 16-20 km/s sasvim je dostupna suvremenoj zemaljskoj tehnologiji, ali ne više!

Čovječanstvo još nije naučilo ubrzati svemirske brodove brže od 20 km/s.

Izračunajmo koliko će godina trebati zvjezdanom brodu koji leti brzinom od 20 km/s da prijeđe 40 svjetlosnih godina i stigne do zvijezde TRAPPIST-1.
Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju snop svjetlosti prijeđe u vakuumu, a brzina svjetlosti je približno 300 tisuća km/s.

Svemirski brod koji je napravio čovjek leti brzinom od 20 km/s, odnosno 15 000 puta sporije od brzine svjetlosti. Takav brod će prevaliti 40 svjetlosnih godina u vremenu jednakom 40*15000=600000 godina!

Zemaljski brod (na sadašnjoj razini tehnologije) doći će do zvijezde TRAPPIST-1 za oko 600 tisuća godina! Homo sapiens postoji na Zemlji (prema znanstvenicima) tek 35-40 tisuća godina, a ovdje čak 600 tisuća godina!

U bliskoj budućnosti tehnologija neće dopustiti ljudima da dosegnu zvijezdu TRAPPIST-1. Procjenjuje se da čak i obećavajući motori (ionski, fotonski, kozmička jedra itd.), koji ne postoje u zemaljskoj stvarnosti, mogu ubrzati brod do brzine od 10 000 km/s, što znači da vrijeme leta do TRAPPIST-a -1 sustav će se smanjiti na 120 godina. To je već koliko-toliko prihvatljivo vrijeme za let uz pomoć suspendirane animacije ili za nekoliko generacija useljenika, ali danas su svi ti motori fantastični.

Čak su i najbliže zvijezde još uvijek predaleko od ljudi, predaleko, a da ne govorimo o zvijezdama naše Galaksije ili drugih galaksija.

Promjer naše galaksije Mliječni put je otprilike 100 tisuća svjetlosnih godina, odnosno putovanje od kraja do kraja za moderni Zemljin brod bit će 1,5 milijardi godina! Znanost sugerira da je naša Zemlja stara 4,5 milijardi godina, a višestanični život star je otprilike 2 milijarde godina. Udaljenost do nama najbliže galaksije - Andromedine maglice - 2,5 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje - kakve li čudovišne udaljenosti!

Kao što vidite, od svih ljudi koji danas žive, nitko nikada neće kročiti na Zemlju planeta blizu druge zvijezde.