Jarak yang dilalui oleh cahaya dalam 1 tahun. Berapa kilometer dalam satu tahun cahaya, dan adakah ia sama dengan bumi

Apa jua gaya hidup yang kita jalani, apa sahaja yang kita lakukan, satu cara atau yang lain, kita menggunakan beberapa unit ukuran setiap hari. Kami meminta segelas air, memanaskan sarapan kami sendiri pada suhu tertentu, menganggarkan secara visual berapa banyak yang kami perlukan untuk berjalan ke tempat yang terdekat Pejabat Pos, buat temu janji untuk berjumpa masa tertentu dan sebagainya. Semua tindakan ini memerlukan

Bukan sahaja pengiraan, tetapi juga ukuran tertentu pelbagai kategori berangka: jarak, kuantiti, berat, masa, dan sebagainya. Dalam kami Kehidupan seharian kami menggunakan nombor dengan kerap. Dan nombor-nombor ini telah lama terbiasa, seolah-olah dengan beberapa jenis alat. Tetapi apa yang berlaku apabila kita keluar dari zon selesa setiap hari dan menghadapi perkara yang luar biasa nilai berangka? Dalam artikel ini kita akan bercakap tentang tokoh-tokoh hebat alam semesta.

ruang terbuka sejagat

Lebih memeranjatkan keadaan dengan jarak angkasa. Kami cukup mengetahui tentang kilometer ke bandar jiran dan juga dari Moscow ke New York. Tetapi sukar untuk membayangkan jarak secara visual apabila melibatkan skala gugusan bintang. Kini kita memerlukan apa yang dipanggil tahun cahaya. Lagipun, jarak walaupun antara bintang jiran adalah sangat besar, dan mengukurnya dalam kilometer atau batu adalah tidak rasional. Dan di sini perkaranya bukan sahaja dalam kesukaran untuk melihat nombor yang terhasil yang besar, tetapi dalam bilangan sifar mereka. Masalahnya adalah untuk menulis nombor. Sebagai contoh, jarak dari Bumi ke Marikh semasa tempoh pendekatan terdekat ialah 55.7 juta kilometer. Nilai dengan enam sifar. Tetapi Marikh adalah salah satu jiran angkasa terdekat kami! Jarak ke bintang terdekat, kecuali Matahari, akan berjuta-juta kali lebih besar. Dan kemudian, jika kita mengukurnya dalam kilometer atau batu, ahli astronomi perlu menghabiskan berjam-jam masa mereka hanya merekodkan kuantiti yang besar ini. Tahun cahaya menyelesaikan masalah ini. Jalan keluar agak bijak.

Apakah tahun cahaya?

Daripada mencipta unit ukuran baharu, iaitu jumlah unit bagi susunan yang lebih kecil (seperti yang berlaku dengan milimeter, sentimeter, meter, kilometer), ia telah diputuskan untuk mengikat jarak dengan masa. Sebenarnya, hakikat bahawa masa juga bidang fizikal, mempengaruhi peristiwa, banyak lagi

lebih-lebih lagi, saling berkaitan dan boleh ditukar dengan ruang, ditemui oleh Albert Einstein dan dibuktikan melalui teori relativitinya. Kelajuan berterusan menjadi kelajuan cahaya. Dan laluan pancaran cahaya jarak tertentu per unit masa memberikan kuantiti spatial fizikal baharu: detik cahaya, minit cahaya, hari terang, bulan cahaya, tahun cahaya. Sebagai contoh, dalam sesaat pancaran cahaya (dalam keadaan ruang - vakum) bergerak sejauh kira-kira 300 ribu kilometer. Adalah mudah untuk mengira bahawa satu tahun cahaya adalah sama dengan lebih kurang 9.46 * 10 15 . Jadi, jarak dari Bumi ke jasad kosmik terdekat, Bulan, adalah lebih sedikit daripada satu saat cahaya, ke Matahari - kira-kira lapan minit cahaya. badan marginal sistem suria pada idea moden mengorbit pada jarak satu tahun cahaya. Bintang terdekat seterusnya dengan kita, atau lebih tepatnya, sistem bintang berganda, Alpha dan Proxima Centauri, adalah sangat jauh sehinggakan cahaya daripadanya sampai ke teleskop kita hanya empat tahun selepas ia bermula. Lagipun, ini masih badan angkasa yang paling dekat dengan kita. Cahaya dari hujung lain Bima Sakti mengambil masa lebih seratus ribu tahun untuk sampai kepada kita.

Ini ialah definisi yang disyorkan untuk digunakan dalam sastera sains popular. Dalam kesusasteraan profesional, parsec dan gandaan unit (kilo- dan megaparsec) biasanya digunakan untuk menyatakan jarak yang jauh dan bukannya tahun cahaya.

Sebelum ini (sehingga 1984), tahun cahaya ialah jarak yang dilalui oleh cahaya dalam satu tahun tropika, dirujuk kepada zaman 1900.0. Takrif baru berbeza daripada yang lama sebanyak kira-kira 0.002%. Oleh kerana unit jarak ini tidak digunakan untuk pengukuran yang sangat tepat, tiada perbezaan praktikal antara definisi lama dan baharu.

Nilai angka

Tahun cahaya ialah:

• 9 460 730 472 580 800 meter (kira-kira 9.5 petameter)

Unit berkaitan

Unit berikut agak jarang digunakan, biasanya hanya dalam penerbitan popular:

• 1 saat cahaya = 299,792.458 km (tepat)
• 1 minit cahaya ≈ 18 juta km
• 1 jam cahaya ≈ 1079 juta km
• 1 hari cahaya ≈ 26 bilion km
• 1 minggu cahaya ≈ 181 bilion km
• 1 bulan cahaya ≈ 790 bilion km

Jarak dalam tahun cahaya

Tahun cahaya adalah sesuai untuk perwakilan kualitatif skala jarak dalam astronomi.

Skala	Nilai (st. tahun)	Penerangan
Detik	4 10 −8	Jarak purata ke Bulan adalah kira-kira 380,000 km. Ini bermakna bahawa ia mengambil masa kira-kira 1.3 saat untuk pancaran cahaya yang dipancarkan dari permukaan Bumi untuk sampai ke permukaan Bulan.
minit	1.6 10 −5	Satu unit astronomi bersamaan dengan kira-kira 150 juta kilometer. Oleh itu, cahaya bergerak dari Matahari ke Bumi dalam masa kira-kira 500 saat (8 minit 20 saat).
Tonton	0,0006	Jarak purata dari Matahari ke Pluto adalah lebih kurang 5 jam cahaya.
	0,0016	Siri radas "Pioneer" dan "Voyager", terbang di luar sistem suria, kira-kira 30 tahun selepas pelancaran, bersara pada jarak kira-kira seratus unit astronomi daripada Matahari, dan masa tindak balas mereka kepada permintaan daripada Bumi adalah kira-kira 14 jam.
tahun	1,6	Pinggir dalam awan Oort hipotesis terletak pada 50,000 AU. e. dari Matahari, dan yang luar - 100,000 a. e. Untuk menutup jarak dari Matahari ke pinggir luar awan, cahaya akan mengambil masa kira-kira satu setengah tahun.
	2,0	Jejari Kawasan Maksimum pengaruh graviti Matahari ("Sfera Bukit") - kira-kira 125,000 a. e.
	4,22	Bintang terdekat dengan kita (tidak termasuk Matahari), Proxima Centauri, terletak pada jarak 4.22 sv. tahun .
Milenium	26 000	Pusat Galaksi kita adalah kira-kira 26,000 tahun cahaya dari Matahari.
	100 000	Diameter cakera galaksi kita ialah 100,000 tahun cahaya.
Berjuta tahun	2.5 10 6	Galaksi lingkaran terdekat M31, galaksi Andromeda yang terkenal, adalah 2.5 juta tahun cahaya jauhnya.
	3.14 10 6	Galaksi Triangulum (M33) terletak 3.14 juta tahun cahaya dan merupakan objek pegun paling jauh yang boleh dilihat dengan mata kasar.
	5.9 10 7	Kelompok galaksi terdekat, gugusan Virgo, adalah 59 juta tahun cahaya jauhnya.
	1.5 10 8 - 2.5 10 8	Anomali graviti "Penarik Hebat" terletak pada jarak 150-250 juta tahun cahaya dari kami.
Berbilion tahun	1.2 10 9	Tembok Besar Sloan adalah salah satu formasi terbesar di Alam Semesta, dimensinya kira-kira 350 Mpc. Untuk cahaya mengatasinya dari hujung ke hujung, ia akan mengambil masa kira-kira satu bilion tahun.
	1.4 10 10	Saiz kawasan yang berkaitan dengan sebab-sebab di alam semesta. Ia dikira dari umur Alam Semesta dan kadar pemindahan maklumat maksimum - kelajuan cahaya.
4.57 10 10	Jarak comoving dari Bumi ke pinggir alam semesta yang boleh diperhatikan dalam sebarang arah; jejari pergerakan Alam Semesta yang boleh diperhatikan (dalam rangka model kosmologi Lambda-CDM standard).

Skala jarak galaksi

• Unit astronomi dengan ketepatan yang baik adalah sama dengan 500 saat cahaya, iaitu, cahaya bergerak dari Matahari ke Bumi dalam kira-kira 500 saat.

lihat juga

Pautan

1. Pertubuhan Antarabangsa untuk Standardisasi. 9.2 Unit ukuran

Nota

Yayasan Wikimedia. 2010 .

Lihat apa "tahun cahaya" dalam kamus lain:

Unit luar sistem panjang yang digunakan dalam astronomi; 1 S. g. sama dengan jarak, dilalui oleh cahaya selama 1 tahun. 1 S. g. \u003d 0.3068 parsec \u003d 9.4605 1015 m. Fizikal Kamus ensiklopedia. M.: Ensiklopedia Soviet. Ketua Editor A. M. Prokhorov. ... ... Ensiklopedia Fizikal

TAHUN CAHAYA, unit jarak astronomi, sama dengan jarak yang dilalui cahaya ruang terbuka atau dalam VACUUM untuk satu tahun tropika. Satu tahun cahaya bersamaan dengan 9.46071012 km... Kamus ensiklopedia saintifik dan teknikal

TAHUN CAHAYA, unit panjang yang digunakan dalam astronomi: laluan yang dilalui oleh cahaya dalam 1 tahun, i.e. 9.466?1012 km. Jarak ke bintang terdekat (Proxima Centauri) adalah lebih kurang 4.3 tahun cahaya. Bintang yang paling jauh di Galaxy terletak di ... ... Ensiklopedia Moden

Unit jarak antara bintang; laluan yang dilalui cahaya dalam setahun, iaitu 9.46 × 1012 km ... Kamus Ensiklopedia Besar

Tahun cahaya- TAHUN CAHAYA, unit panjang yang digunakan dalam astronomi: laluan yang dilalui oleh cahaya dalam 1 tahun, i.e. 9.466'1012 km. Jarak ke bintang terdekat (Proxima Centauri) adalah lebih kurang 4.3 tahun cahaya. Bintang yang paling jauh di Galaxy terletak di ... ... Kamus Ensiklopedia Bergambar

Unit panjang bukan sistemik yang digunakan dalam astronomi. 1 tahun cahaya ialah jarak yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun. 1 tahun cahaya bersamaan dengan 9.4605E+12 km = 0.307 pc... Kamus astronomi

Unit jarak antara bintang; laluan yang dilalui cahaya dalam setahun, iaitu 9.46 1012 km. * * * LIGHTYEAR LIGHTYEAR, unit jarak antara bintang; laluan yang dilalui cahaya dalam setahun, iaitu 9.46x1012 km ... Kamus ensiklopedia

Tahun cahaya- unit jarak yang sama dengan laluan yang dilalui oleh cahaya dalam satu tahun. Satu tahun cahaya ialah 0.3 parsec... Konsep sains semula jadi moden. Glosari istilah asas

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 keseluruhannya Bumi(≈ 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.

daripada kursus sekolah fizik 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. sebab tu akademik memutuskan bahawa adalah logik untuk mengukur skala kosmik dalam unit yang dilalui oleh 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 artikel sains popular ketepatan tertinggi pada dasarnya, ia 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 daripada yang ketiga kelajuan angkasa(≈ 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.

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, dari Marikh ke Bumi, paling banyak jarak pendek- 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 sambungan rapat dan pergantungan bersama antara ruang dan masa telah ditubuhkan pada awal abad ke-20, apabila postulat mekanik Newton 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 Kita tahu bahawa kelajuan cahaya dalam vakum adalah malar. Lebih-lebih lagi, dia kelajuan maksimum dalam alam semula jadi, boleh diterima 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. Contohnya, dalam persekitaran udara foton berselerak dengan beberapa kelajuan lebih perlahan 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.

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 ditempuh cahaya dalam setahun, tetapi jarak yang diambil oleh sinar cahaya 365.25. hari duniawi bergerak dalam vakum, tidak terjejas oleh medan magnet.

Satu tahun cahaya ialah 9.46 trilion kilometer. Ini adalah jarak yang dilalui sinar cahaya dalam setahun. Tetapi bagaimana ahli astronomi mencapai ini? definisi yang tepat laluan rasuk? 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. Pemerhatian ini Roemer telah berjaya berhubung dengan fakta bahawa semakin jauh Bumi bergerak darinya, semakin lama cahaya yang dipantulkan dari mereka untuk menempuh jarak ke planet kita.

intipati fakta ini Roemer menangkap 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 telah dihasilkan tanpa mengira badan angkasa- di atas tanah.

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, dengan bantuan moden teknologi laser dan pengiraan, diperbetulkan untuk indeks biasan aliran sinar di 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.