Apakah 1 tahun cahaya di Bumi. Apakah sama dengan tahun cahaya? Kelajuan cahaya yang tepat

Walaupun namanya serupa dengan tempoh masa dalam setahun, tahun itu tidak mengukur masa sama sekali, tetapi jarak. Unit ini direka untuk mengukur besar.

Tahun cahaya ialah unit panjang bukan sistemik. Ini adalah jarak yang dilalui cahaya dalam vakum dalam satu tahun (365.25 hari atau 31,557,600 saat).

Perbandingan tahun cahaya dengan tahun kalendar mula digunakan selepas tahun 1984. Sebelum itu, tahun cahaya ialah jarak yang dilalui cahaya dalam satu tahun tropika.

Panjang tahun tropika tidak mempunyai nilai yang tepat, kerana pengiraannya berkaitan dengan halaju sudut Matahari, dan terdapat variasi untuknya. Untuk tahun cahaya, nilai purata telah diambil.

Perbezaan dalam pengiraan antara tahun cahaya tropika dan tahun cahaya Julian ialah 0.02 peratus. Dan oleh kerana unit ini tidak digunakan untuk pengukuran ketepatan tinggi, tiada perbezaan praktikal antara mereka.

Tahun cahaya sebagai panjang digunakan dalam kesusasteraan sains popular. Dalam astronomi, terdapat satu lagi unit luar sistem untuk mengukur jarak yang jauh - parsec. Pengiraan parsec adalah berdasarkan jejari purata orbit bumi. 1 parsec bersamaan dengan 3.2616 tahun cahaya.

Pengiraan dan jarak

Pengiraan tahun cahaya berkaitan secara langsung dengan kelajuan cahaya. Untuk pengiraan dalam fizik, ia biasanya diambil sebagai 300,000,000 m/s. Nilai sebenar kelajuan cahaya ialah 299,792,458 m/s. Iaitu, 299,792,458 meter hanyalah satu saat cahaya!

Jarak ke bulan adalah lebih kurang 384,400,000 meter, bermakna pancaran cahaya akan sampai ke permukaan bulan dalam masa lebih kurang 1.28 saat.

Jarak dari Matahari ke Bumi ialah 149,600,000,000. Oleh itu, pancaran matahari mengenai Bumi dalam masa kurang daripada 7 minit.

Jadi, terdapat 31,557,600 saat dalam setahun. Mendarabkan nombor ini dengan jarak yang sama dengan satu saat cahaya, kita mendapat bahawa satu tahun cahaya adalah sama dengan 9,460,730,472,580,800 meter.

1 juta tahun cahaya, masing-masing, akan bersamaan dengan 9,460,730,472,580,800,000,000 meter.

Menurut pengiraan anggaran ahli astronomi, diameter galaksi kita adalah kira-kira 100,000 tahun cahaya. Iaitu, dalam Galaxy kita tidak boleh ada jarak yang diukur dalam berjuta-juta tahun cahaya. Nombor sedemikian boleh digunakan untuk mengukur jarak antara galaksi.

Galaksi Andromeda yang paling hampir dengan Bumi adalah 2.5 juta tahun cahaya jauhnya.

Sehingga kini, jarak kosmik terbesar dari Bumi yang boleh diukur ialah jarak ke pinggir alam semesta yang boleh diperhatikan. Ia adalah kira-kira 45 bilion tahun cahaya.

Sudah tentu, setelah mendengar dalam beberapa filem aksi yang hebat ungkapan a la “20 to Tatooine tahun cahaya”, ramai yang bertanya soalan yang sah. Saya akan menamakan beberapa daripada mereka:

Bukankah setahun adalah masa?

Kemudian apa yang tahun cahaya?

Berapa kilometer ia mempunyai?

Berapa lama ia akan mengambil masa tahun cahaya kapal angkasa dengan Bumi?

Saya memutuskan untuk mendedikasikan artikel hari ini untuk menerangkan maksud unit ukuran ini, membandingkannya dengan kilometer biasa kami dan menunjukkan skala yang Alam semesta.

Pelumba Maya.

Bayangkan seseorang, melanggar semua peraturan, bergegas di sepanjang lebuh raya pada kelajuan 250 km / j. Dalam dua jam dia akan mengatasi 500 km, dan dalam empat - sebanyak 1000. Kecuali, sudah tentu, dia terhempas dalam proses ...

Nampaknya ini adalah kelajuan! Tetapi untuk mengelilingi seluruh dunia (≈ 40,000 km), penunggang kami memerlukan 40 kali lebih banyak masa. Dan ini sudah 4 x 40 = 160 jam. Atau hampir sepanjang minggu pemanduan berterusan!

Pada akhirnya, bagaimanapun, kami tidak akan mengatakan bahawa dia meliputi 40,000,000 meter. Oleh kerana kemalasan sentiasa memaksa kita untuk mencipta dan menggunakan unit ukuran alternatif yang lebih pendek.

Had.

Dari kursus fizik sekolah, semua orang harus tahu bahawa penunggang terpantas masuk Alam semesta- cahaya. Dalam satu saat, pancarannya meliputi jarak kira-kira 300,000 km, dan dunia, oleh itu, ia akan beredar dalam masa 0.134 saat. Itu 4,298,507 kali lebih pantas daripada pelumba maya kami!

daripada Bumi sebelum ini Bulan cahaya mencapai purata dalam 1.25 s, sehingga matahari pancarannya akan tergesa-gesa dalam masa lebih sedikit daripada 8 minit.

Sangat besar, bukan? Tetapi kewujudan kelajuan yang lebih besar daripada kelajuan cahaya masih belum dibuktikan. Oleh itu, dunia saintifik memutuskan bahawa adalah logik untuk mengukur skala kosmik dalam unit yang dilalui gelombang radio dalam selang masa tertentu (yang mana cahaya, khususnya, adalah).

Jarak.

Dengan cara ini, tahun cahaya- tidak lebih daripada jarak yang ditempuhi sinar cahaya dalam satu tahun. Pada skala antara bintang, menggunakan unit jarak yang lebih kecil daripada ini tidak masuk akal. Namun begitu. Berikut ialah nilai anggarannya:

1 saat cahaya ≈ 300,000 km;

1 minit cahaya ≈ 18,000,000 km;

1 jam cahaya ≈ 1,080,000,000 km;

1 hari cahaya ≈ 26,000,000,000 km;

1 minggu cahaya ≈ 181,000,000,000 km;

1 bulan cahaya ≈ 790,000,000,000 km.

Dan sekarang, supaya anda memahami dari mana datangnya nombor, mari kita hitung apa yang sama dengannya tahun cahaya.

Terdapat 365 hari dalam setahun, 24 jam dalam sehari, 60 minit dalam satu jam, dan 60 saat dalam satu minit. Oleh itu, setahun terdiri daripada 365 x 24 x 60 x 60 = 31,536,000 saat. Cahaya bergerak sejauh 300,000 km dalam satu saat. Akibatnya, dalam setahun pancarannya akan meliputi jarak 31,536,000 x 300,000 = 9,460,800,000,000 km.

Nombor ini berbunyi seperti ini: SEMBILAN TRILION, EMPAT RATUS ENAM PULUH BILION DAN LAPAN RATUS JUTA kilometer.

Sudah tentu, nilai yang tepat tahun cahaya sedikit berbeza daripada apa yang kami kira. Tetapi apabila menerangkan jarak ke bintang dalam artikel sains popular, pada dasarnya, ketepatan tertinggi tidak diperlukan, dan seratus atau dua juta kilometer tidak akan memainkan peranan khas di sini.

Sekarang mari kita teruskan eksperimen pemikiran kita...

Penimbang.

Mari kita anggap moden kapal angkasa daun sistem suria dengan halaju ruang ketiga (≈ 16.7 km/s). Yang pertama tahun cahaya dia akan mengatasi dalam 18,000 tahun!

4,36 tahun cahaya kepada sistem bintang terdekat kami ( Alpha Centauri, lihat imej pada permulaan) ia akan mengatasi dalam kira-kira 78 ribu tahun!

kami galaksi Bima Sakti, mempunyai diameter kira-kira 100,000 tahun cahaya, ia akan menyeberangi dalam 1 bilion 780 juta tahun.

Dan kepada yang terdekat dengan kami galaksi, kapal angkasa tergesa-gesa hanya selepas 36 bilion tahun ...

Ini adalah pai. Tetapi secara teori, walaupun Alam semesta timbul hanya 16 bilion tahun dahulu...

Dan akhirnya...

Anda boleh mula tertanya-tanya pada skala kosmik walaupun tanpa melampaui sistem suria kerana ia sangat besar dengan sendirinya. Ini ditunjukkan dengan sangat baik dan jelas, sebagai contoh, oleh pencipta projek Jika Bulan ituhanya 1 piksel (Jika bulan hanya satu piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html .

Mengenai ini saya, mungkin, akan melengkapkan artikel hari ini. Semua soalan, komen dan hasrat anda dialu-alukan dalam komen di bawahnya.

Tahun cahaya ialah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun.. Kesatuan Astronomi Antarabangsa memberikan penjelasannya untuk tahun cahaya - ini adalah jarak yang dilalui cahaya dalam vakum, tanpa penyertaan graviti, dalam tahun Julian. Tahun Julian bersamaan dengan 365 hari. Tafsiran inilah yang digunakan dalam kesusasteraan saintifik.

Jika kita mengambil sastera profesional, maka di sini jarak dikira dalam parsecs atau kilo- dan megaparsecs.

Terdapat angka tertentu yang menentukan jarak jam cahaya, minit, hari, dll.

Satu tahun cahaya ialah 9,460,800,000,000 km,
bulan- 788 333 juta km.,
seminggu- 197,083 juta km.,
hari- 26,277 juta km,
jam- 1,094 juta km.,
minit- kira-kira 18 juta km.,
kedua- kira-kira 300 ribu km.

Ia menarik! Dari Bumi ke Bulan, cahaya mencapai purata 1.25 s, manakala pancarannya mencapai Matahari dalam masa lebih sedikit daripada 8 minit.

Fakta menarik tentang alam semesta

Bintang Betelgeuse dalam buruj Orion akan meletup pada masa hadapan yang boleh dijangka (sebenarnya, dalam beberapa abad).

Betelgeuse terletak pada jarak 495 hingga 640 tahun cahaya dari kami.
Jika ia meletup sekarang, maka penduduk Bumi akan melihat letupan ini hanya dalam 500-600 tahun.

Dan jika anda melihat letupan hari ini, maka ingatlah bahawa sebenarnya letupan itu berlaku sekitar masa Ivan the Terrible ...

tahun bumi

Tahun Bumi ialah jarak yang dilalui oleh bumi dalam satu tahun. Jika kita mengambil kira semua pengiraan, maka satu tahun cahaya adalah sama dengan 63242 tahun bumi. Angka ini merujuk secara khusus kepada planet Bumi, kepada yang lain, seperti Marikh atau Musytari, mereka akan sama sekali berbeza. Tahun cahaya mengukur jarak dari satu badan angkasa ke yang lain. Angka untuk tahun cahaya dan tahun bumi adalah sangat berbeza, walaupun ia bermaksud jarak.

Adakah anda tahu mengapa ahli astronomi tidak menggunakan tahun cahaya untuk mengira jarak ke objek jauh di angkasa?

Tahun cahaya ialah unit bukan sistemik untuk mengukur jarak di angkasa lepas. Ia terdapat di mana-mana dalam buku dan buku teks popular mengenai astronomi. Walau bagaimanapun, dalam astrofizik profesional, angka ini digunakan sangat jarang dan kerap untuk menentukan jarak ke objek berdekatan di angkasa. Sebabnya adalah mudah: jika anda menentukan jarak dalam tahun cahaya ke objek jauh di Alam Semesta, bilangannya akan menjadi sangat besar sehingga tidak praktikal dan menyusahkan untuk menggunakannya untuk pengiraan fizikal dan matematik. Oleh itu, bukannya tahun cahaya, astronomi profesional menggunakan unit ukuran seperti , yang lebih mudah untuk beroperasi apabila melakukan pengiraan matematik yang kompleks.

Definisi istilah

Kita boleh mencari definisi istilah "tahun cahaya" dalam mana-mana buku teks astronomi. Tahun cahaya ialah jarak yang dilalui sinar cahaya dalam satu tahun Bumi. Definisi sedemikian mungkin memuaskan hati amatur, tetapi ahli kosmologi akan mendapati ia tidak lengkap. Dia akan melihat bahawa tahun cahaya bukan sahaja jarak yang dilalui cahaya dalam setahun, tetapi jarak yang dilalui oleh pancaran cahaya dalam 365.25 hari Bumi dalam vakum, tanpa dipengaruhi oleh medan magnet.

Satu tahun cahaya ialah 9.46 trilion kilometer. Ini adalah jarak yang dilalui sinar cahaya dalam setahun. Tetapi bagaimanakah ahli astronomi mencapai penentuan tepat tentang laluan sinar? Kami akan membincangkan perkara ini di bawah.

Bagaimanakah kelajuan cahaya ditentukan?

Pada zaman dahulu, dipercayai bahawa cahaya merambat di alam semesta dengan serta-merta. Walau bagaimanapun, bermula pada abad ketujuh belas, para sarjana mula meragui perkara ini. Galileo adalah orang pertama yang meragui kenyataan yang dicadangkan di atas. Dialah yang cuba menentukan masa di mana sinar cahaya bergerak sejauh 8 km. Tetapi disebabkan oleh fakta bahawa jarak sedemikian boleh diabaikan untuk nilai seperti kelajuan cahaya, percubaan berakhir dengan kegagalan.

Peralihan besar pertama dalam isu ini ialah pemerhatian ahli astronomi Denmark terkenal Olaf Römer. Pada tahun 1676, beliau melihat perbezaan masa gerhana bergantung pada pendekatan dan penyingkiran Bumi kepada mereka di angkasa lepas. Roemer berjaya menghubungkan pemerhatian ini dengan fakta bahawa semakin jauh Bumi bergerak darinya, semakin banyak masa yang diperlukan untuk cahaya yang dipantulkan daripada mereka untuk menempuh jarak ke planet kita.

Roemer menangkap intipati fakta ini dengan tepat, tetapi dia tidak berjaya mengira nilai kelajuan cahaya yang boleh dipercayai. Pengiraannya salah, kerana pada abad ketujuh belas dia tidak dapat mempunyai data yang tepat tentang jarak dari Bumi ke planet lain dalam sistem suria. Data ini ditentukan kemudian.

Kemajuan selanjutnya dalam penyelidikan dan penentuan tahun cahaya

Pada tahun 1728, ahli astronomi Inggeris James Bradley, yang menemui kesan penyimpangan bintang, adalah yang pertama mengira kelajuan cahaya. Dia menentukan nilainya pada 301 ribu km / s. Tetapi nilai ini tidak tepat. Kaedah yang lebih maju untuk mengira kelajuan cahaya dihasilkan secara bebas daripada badan kosmik - di Bumi.

Pemerhatian kelajuan cahaya dalam vakum menggunakan roda berputar dan cermin dibuat oleh A. Fizeau dan L. Foucault, masing-masing. Dengan bantuan mereka, ahli fizik berjaya mendekati nilai sebenar kuantiti ini.

Kelajuan cahaya yang tepat

Para saintis berjaya menentukan kelajuan tepat cahaya hanya pada abad yang lalu. Berdasarkan teori elektromagnetisme Maxwell, menggunakan teknologi dan pengiraan laser moden, diperbetulkan untuk indeks biasan fluks sinar dalam udara, saintis dapat mengira nilai tepat kelajuan cahaya 299,792.458 km/s. Nilai ini masih digunakan oleh ahli astronomi. Selanjutnya, untuk menentukan hari cahaya, bulan dan tahun sudah menjadi masalah teknologi. Dengan pengiraan mudah, saintis mendapat angka 9.46 trilion kilometer - iaitu berapa lama masa yang diperlukan untuk pancaran cahaya terbang mengelilingi panjang orbit bumi.

Satu cara atau yang lain, dalam kehidupan seharian kita, kita mengukur jarak: ke pasar raya terdekat, ke rumah saudara di bandar lain, ke dan sebagainya. Walau bagaimanapun, apabila ia datang kepada keluasan ruang angkasa, ternyata penggunaan nilai-nilai biasa seperti kilometer adalah sangat tidak rasional. Dan perkara di sini bukan sahaja kesukaran untuk melihat nilai gergasi yang terhasil, tetapi bilangan digit di dalamnya. Malah menulis begitu banyak sifar akan menjadi masalah. Sebagai contoh, jarak terpendek dari Marikh ke Bumi ialah 55.7 juta kilometer. Enam sifar! Tetapi planet merah adalah salah satu jiran terdekat kita di langit. Bagaimana untuk menggunakan nombor rumit yang akan diperolehi apabila mengira jarak walaupun ke bintang terdekat? Dan sekarang ini kita memerlukan nilai seperti tahun cahaya. Berapa harga dia? Sekarang mari kita fikirkan.

Konsep tahun cahaya juga berkait rapat dengan fizik relativistik, di mana hubungan rapat dan pergantungan bersama ruang dan masa telah ditubuhkan pada awal abad ke-20, apabila postulat mekanik Newtonian runtuh. Sebelum nilai jarak ini, unit yang lebih besar dalam sistem

dibentuk dengan mudah: setiap satu yang berikutnya adalah satu set unit susunan yang lebih kecil (sentimeter, meter, kilometer, dan sebagainya). Dalam kes tahun cahaya, jarak terikat dengan masa. Sains moden mengetahui bahawa kelajuan cahaya dalam vakum adalah malar. Selain itu, ia adalah kelajuan maksimum dalam alam semula jadi yang dibenarkan dalam fizik relativistik moden. Idea-idea inilah yang membentuk asas makna baru. Tahun cahaya adalah sama dengan jarak yang dilalui sinar cahaya dalam satu tahun kalendar Bumi. Dalam kilometer, ini adalah kira-kira 9.46 * 10 15 kilometer. Menariknya, ke bulan terdekat, foton bergerak dalam jarak 1.3 saat. Ke Matahari - kira-kira lapan minit. Tetapi kepada bintang terdekat seterusnya, Alpha, dan sudah kira-kira empat tahun cahaya.

Hanya jarak yang hebat. Terdapat ukuran ruang yang lebih besar dalam astrofizik. Tahun cahaya ialah kira-kira satu pertiga parsec, unit ukuran yang lebih besar untuk jarak antara bintang.

Kelajuan perambatan cahaya dalam keadaan yang berbeza

By the way, terdapat juga ciri sedemikian yang foton boleh merambat pada kelajuan yang berbeza dalam persekitaran yang berbeza. Kita sudah tahu berapa cepat mereka terbang dalam ruang hampa. Dan apabila mereka mengatakan bahawa tahun cahaya adalah sama dengan jarak yang dilalui oleh cahaya dalam setahun, mereka bermaksud angkasa lepas yang kosong. Walau bagaimanapun, adalah menarik untuk diperhatikan bahawa dalam keadaan lain kelajuan cahaya mungkin kurang. Sebagai contoh, dalam udara, foton berselerak pada kelajuan yang lebih rendah sedikit daripada dalam vakum. Dengan mana satu - bergantung kepada keadaan atmosfera tertentu. Oleh itu, dalam medium yang dipenuhi gas, tahun cahaya akan menjadi lebih kecil. Walau bagaimanapun, ia tidak akan berbeza dengan ketara daripada yang diterima.