Sekunde 1 nyepesi. Mwaka wa mwanga na kiwango cha cosmic

Kuchunguza sayari yao wenyewe, zaidi ya mamia ya miaka, watu walivumbua mifumo mipya zaidi na zaidi ya kupima sehemu za umbali. Kama matokeo, iliamuliwa kuzingatia kitengo cha ulimwengu wote urefu ni mita moja, na umbali mrefu hupimwa kwa kilomita.

Lakini ujio wa karne ya ishirini ulikabili ubinadamu na tatizo jipya. Watu walianza kusoma kwa uangalifu nafasi - na ikawa kwamba ukubwa wa Ulimwengu ni mkubwa sana kwamba kilomita hazifai hapa. Katika vitengo vya kawaida bado unaweza kueleza umbali kutoka Dunia hadi Mwezi au kutoka Dunia hadi Mirihi. Lakini ukijaribu kuamua ni kilomita ngapi nyota iliyo karibu ni kutoka kwa sayari yetu, nambari "inakua" na idadi isiyoweza kufikiria ya maeneo ya desimali.

Mwaka 1 wa mwanga ni sawa na nini?

Ikawa dhahiri kwamba kitengo kipya cha kipimo kilihitajika kuchunguza nafasi za nafasi - na mwaka wa mwanga ukawa. Katika sekunde moja, mwanga husafiri kilomita 300,000. Mwaka mwepesi - huu ndio umbali ambao nuru itasafiri kwa mwaka mmoja haswa - na kutafsiriwa katika mfumo wa nambari unaojulikana zaidi, umbali huu ni sawa na kilomita 9,460,730,472,580.8. Ni wazi kwamba kutumia laconic "mwaka mmoja wa mwanga" ni rahisi zaidi kuliko kutumia takwimu hii kubwa katika mahesabu kila wakati.

Kati ya nyota zote, Proxima Centauri yuko karibu nasi - ni "tu" umbali wa miaka 4.22 ya mwanga. Kwa kweli, kwa suala la kilomita takwimu itakuwa kubwa sana. Walakini, kila kitu kinajulikana kwa kulinganisha - ikiwa tutazingatia kwamba gala ya karibu inayoitwa Andromeda iko mbali na Njia ya Milky umbali wa miaka milioni 2.5 ya mwanga, nyota iliyotajwa hapo juu huanza kuonekana kama jirani wa karibu sana.

Kwa njia, kutumia miaka ya mwanga husaidia wanasayansi kuelewa ni pembe gani za Ulimwengu ni mantiki kuangalia maisha ya akili, na wapi kutuma mawimbi ya redio haina maana kabisa. Baada ya yote, kasi ya ishara ya redio ni sawa na kasi ya mwanga - ipasavyo, salamu iliyotumwa kuelekea gala ya mbali itafikia marudio yake tu baada ya mamilioni ya miaka. Ni jambo la busara zaidi kutarajia jibu kutoka kwa "majirani" wa karibu - vitu ambavyo ishara za majibu ya kidhahania zitafikia vifaa vya kidunia angalau wakati wa maisha ya mtu.

Mwaka 1 wa mwanga ni miaka mingapi ya Dunia?

Kuna dhana potofu iliyoenea kwamba mwaka wa mwanga ni kitengo cha wakati. Kwa kweli, hii si kweli. Neno hilo halihusiani na miaka ya kidunia, halihusiani nayo kwa njia yoyote ile na linarejelea pekee umbali ambao nuru husafiri katika mwaka mmoja wa kidunia.

Nafasi kubwa za nje ni ngumu sana kukokotoa kwa kilomita au maili. Wanasayansi wanafikiria kutafuta vitengo vingine vya kupima umbali mkubwa. Mashabiki wa filamu na vitabu vya uongo mara nyingi husikia kuhusu mwaka wa mwanga. Lakini si kila mtu anaweza kueleza maana ya maneno haya. Wengine hawaoni tofauti yake na ile ya kawaida ya kidunia.

Thamani hii ni kitengo maarufu cha kipimo umbali wa cosmic. Wakati wa kuamua, tumia:

• kasi ya mwanga,
• idadi ya sekunde sawa na siku 365.

Hali muhimu kwa hesabu hiyo ni kutokuwepo kwa ushawishi wa mashamba yoyote ya mvuto kwenye mwanga. Utupu hukutana na hitaji hili. Ni ndani yake ambayo inabaki kasi ya mara kwa mara uenezi wa miale yoyote ya sumakuumeme.

Nyuma katika karne ya 17, wanasayansi walijaribu kuamua kasi ya mwanga. Hapo awali, wanaastronomia walidhani kwamba miale hiyo husafiri angani mara moja. Galileo Galilei alitilia shaka hili. Aliamua kuhesabu muda ambao miale ya mwanga ilichukua kusafiri umbali fulani, sawa na kilomita nane. Lakini majaribio yake hayakufaulu. Utafiti wa mwanasayansi wa Denmark O. Roemer pia haukufanikiwa. Aliona tofauti ya muda katika kupatwa kwa satelaiti za sayari nyingine kulingana na nafasi ya Dunia. Inapokuwa mbali zaidi na kitu kingine cha nafasi, miale ya mwanga huchukua muda mrefu kufikia uso wa dunia. Hakuweza kuhesabu kasi yao.

Mwingereza James Bradley alikuwa wa kwanza kuhesabu kasi ya mwanga katika karne ya 18. Mwanaastronomia huyu aliweka thamani yake kuwa 301,000 km/s. Katika karne iliyopita, kwa kutumia nadharia ya Maxwell ya sumaku-umeme, wanasayansi waliweza kuhesabu kwa usahihi kasi ya boriti. Masomo yalifanywa kwa kutumia teknolojia ya kisasa ya laser, kwa kuzingatia fahirisi zao za kuakisi. Kasi iliyohesabiwa ya mwanga iligeuka kuwa kilomita 299,792 mita 458 kwa sekunde. Hii ilisaidia kuamua kitengo cha kipimo kinachofaa kwa nafasi ya nje.

Mwaka 1 wa mwanga katika kilomita ni nini?

Kwa hesabu, tulichukua siku 365 kama msingi.. Ukihesabu thamani ya kila siku kwa sekunde, unapata sekunde 86,400. Na katika siku zote zilizoonyeshwa idadi yao itakuwa 31,557,600.

Tulihesabu umbali wa miale ya nuru kwa sekunde moja. Tukizidisha thamani hii kwa 31,557,600, tunapata zaidi ya trilioni 9.4. Huu ni mwaka mwepesi unaopimwa kwa kilomita. Hasa hii umbali utaenda mwanga kwa muda wa siku 365 katika utupu. Hii ndio njia atakayochukua, akiruka pande zote mzunguko wa dunia bila ushawishi wa nyanja za mvuto.

Mifano ya baadhi ya umbali huhesabiwa kwa njia hii

• Mwale wa mwanga husafiri umbali kutoka Dunia hadi Mwezi kwa dakika 1 sekunde 3;
• Katika miaka 100,000 kama hiyo kipenyo cha diski yetu ya galactic kinaweza kuamua;
• Umbali wa saa za mwanga kutoka Jua hadi Pluto ni masaa 5.25;
• Boriti kutoka duniani itafikia Galaxy ya Andromeda katika miaka ya mwanga 2,500,000, na nyota Proxima Centauri katika 4 tu;
• mwanga wa jua hufikia sayari yetu kwa dakika 8.20;
• Kituo cha Galaxy yetu iko katika umbali wa miaka elfu 26 ya mwanga kutoka kwa Jua;
• Nguzo ya Virgo iko katika umbali wa miaka elfu 58,000 sawa na sayari yetu;
• Makumi ya mamilioni ya miaka kama hiyo hupima makundi ya galaksi kwa kipenyo;
• Umbali wa juu uliopimwa kutoka kwa Dunia hadi ukingo wa Ulimwengu unaoonekana ulikuwa miaka bilioni 45 ya mwanga.

Kwa nini yeye ni muhimu sana?

Kasi iliyohesabiwa ya mwanga iliwawezesha wanaastronomia kubaini umbali kati ya sayari, nyota, galaksi. Ikawa dhahiri kwamba nuru iliyotolewa na nyota haifiki Duniani kwa kasi ya umeme. Kuchunguza vitu vya anga angani, tunaona zamani. Mlipuko wa sayari ya mbali ambao ulitokea mamia ya miaka iliyopita utarekodiwa tu na wanasayansi leo.

Ndani ya Ulimwengu wetu, matumizi ya mahesabu katika kitengo hiki cha kipimo ni rahisi. Chini kutumika ni saa, wiki au miezi. Wakati wa kuamua umbali wa mbali vitu vya nafasi, thamani inayotokana itakuwa kubwa sana. Kutumia maadili kama haya katika hesabu za hesabu inakuwa ngumu na haiwezekani. Wanasayansi wamezingatia hili, na kwa mahesabu ya angani ya umbali mkubwa hutumia kitengo kingine cha kipimo - parsec. Kwa mahesabu magumu ya hisabati inakubalika zaidi. Mwaka wa mwanga ni sawa na theluthi moja ya parsec.

Uwiano wa miaka ya mwanga na miaka ya Dunia

Katika maisha yetu mara nyingi tunapima umbali: kufanya kazi, duka la karibu, jiji lingine. Tunalinganisha idadi tofauti na kila mmoja. Hii husaidia kufahamu tofauti. Dhana za mwanga na miaka ya duniani kwa wengi zinaonekana kufanana, ikiwa sio sawa. Kuna hamu ya kuwalinganisha. Hapa lazima kwanza uchague kile kinachomaanishwa na mwaka wa duniani. Inaweza kufafanuliwa kama umbali unaosafirishwa na sayari yetu katika siku 365. Kwa vigezo hivi, kipindi kimoja cha mwanga kitakuwa sawa na miaka elfu 63 ya Dunia.

Ikiwa ya kidunia imehesabiwa kwa siku, basi itachukuliwa kuwa kitengo cha wakati. Na nuru inaashiria umbali. Na kulinganisha kwa maadili kama haya hakuna maana. Katika kesi hii, hakuna jibu la swali.

Video

Video hii itakusaidia kuelewa mwaka wa mwanga ni nini.

Hukupata jibu la swali lako? Pendekeza mada kwa waandishi.

Mizani ya umbali wa galactic

Mwaka mwanga ( St. G., ly) ni kitengo cha mfumo wa ziada cha urefu sawa na umbali unaosafirishwa na mwanga katika mwaka mmoja.

Kwa usahihi zaidi, kulingana na ufafanuzi wa Umoja wa Kimataifa wa Astronomia (IAU), mwaka mwepesi sawa na umbali, ambayo mwanga hupita katika utupu, bila kuathiriwa na mashamba ya mvuto, katika moja Mwaka wa Julian(sawa na ufafanuzi kwa siku 365.25 za kawaida za sekunde 86,400 za SI, au sekunde 31,557,600). Huu ndio ufafanuzi unaopendekezwa kutumika katika fasihi maarufu ya sayansi. Katika fasihi ya kitaaluma, kueleza umbali mkubwa badala ya miaka ya mwanga Parsecs na mafungu ya vitengo (kilo- na megaparsecs) hutumiwa kwa kawaida.

Hapo awali (kabla ya 1984), mwaka wa mwanga ulikuwa jina lililopewa umbali kupitika kwa mwanga ya mmoja mwaka wa kitropiki, ya mwaka wa 1900.0. Ufafanuzi mpya unatofautiana na ule wa zamani kwa takriban 0.002%. Kwa kuwa kitengo hiki cha umbali hakitumiki kwa vipimo vya usahihi wa juu, hakuna tofauti ya vitendo kati ya ufafanuzi wa zamani na mpya.

Maadili ya nambari

Mwaka wa mwanga ni sawa na:

• 9,460,730,472,580,800 mita (takriban petameta 9.46)
• vitengo 63,241.077 vya astronomia (AU)
• Sehemu za 0.306601

Vitengo vinavyohusiana

Vitengo vifuatavyo hutumiwa mara chache sana, kawaida tu katika machapisho maarufu:

• Sekunde 1 nyepesi = kilomita 299,792.458 (sawasawa)
• Dakika 1 nyepesi ≈ kilomita milioni 18
• Saa 1 nyepesi ≈ kilomita milioni 1079
• Siku 1 ya mwanga ≈ kilomita bilioni 26
• Wiki 1 nyepesi ≈ bilioni 181 km
• Mwezi 1 wa mwanga ≈ kilomita bilioni 790

Umbali katika miaka ya mwanga

Mwaka wa mwanga ni rahisi kwa kuwakilisha mizani ya umbali kwa ubora katika unajimu.

Je! unajua ni kwa nini wanaastronomia hawatumii miaka ya mwanga kukokotoa umbali wa vitu vilivyo mbali angani?

Mwaka wa mwanga ni kitengo kisicho cha utaratibu cha kipimo cha umbali katika anga ya nje. Inatumika sana katika vitabu maarufu na vitabu vya kiada juu ya unajimu. Walakini, katika unajimu wa kitaalam takwimu hii hutumiwa mara chache sana na mara nyingi hutumiwa kuamua umbali wa vitu vya karibu kwenye nafasi. Sababu ya hii ni rahisi: ikiwa utaamua umbali katika miaka nyepesi kwa vitu vya mbali katika Ulimwengu, nambari hiyo itageuka kuwa kubwa sana kwamba itakuwa ngumu na haitakuwa rahisi kuitumia kwa mahesabu ya mwili na hesabu. Kwa hivyo, badala ya mwaka wa mwanga katika unajimu wa kitaalam, kitengo cha kipimo hutumiwa, ambayo ni rahisi zaidi kufanya kazi wakati wa kufanya hesabu ngumu za hesabu.

Ufafanuzi wa neno

Tunaweza kupata ufafanuzi wa neno "mwaka wa mwanga" katika kitabu chochote cha astronomia. Mwaka wa nuru ni umbali ambao miale ya mwanga husafiri katika mwaka mmoja wa Dunia. Ufafanuzi kama huo unaweza kutosheleza amateur, lakini mtaalam wa ulimwengu ataona kuwa haijakamilika. Atagundua kuwa mwaka wa nuru sio tu umbali ambao nuru husafiri kwa mwaka, lakini umbali ambao mionzi ya mwanga husafiri katika 365.25. siku za kidunia hupita katika ombwe bila kuathiriwa na nyanja za sumaku.

Mwaka mwepesi ni sawa na kilomita trilioni 9.46. Huu ndio umbali hasa ambao miale ya mwanga husafiri kwa mwaka. Lakini wanaastronomia walifanikisha hili jinsi gani? ufafanuzi sahihi njia ya radial? Tutazungumza juu ya hii hapa chini.

Je, kasi ya mwanga iliamuliwaje?

Katika nyakati za zamani, iliaminika kuwa mwanga husafiri katika Ulimwengu mara moja. Walakini, kuanzia karne ya kumi na saba, wanasayansi walianza kutilia shaka hii. Galileo alikuwa wa kwanza kutilia shaka taarifa iliyopendekezwa hapo juu. Ni yeye ambaye alijaribu kuamua wakati inachukua kwa miale ya mwanga kusafiri umbali wa kilomita 8. Lakini kwa sababu ya ukweli kwamba umbali kama huo ulikuwa mdogo kwa kiasi kama vile kasi ya mwanga, jaribio lilimalizika kwa kutofaulu.

Mabadiliko makubwa ya kwanza katika suala hili yalikuwa uchunguzi wa mwanaanga maarufu wa Denmark Olaf Roemer. Mnamo 1676, aliona tofauti katika wakati wa kupatwa kwa jua kulingana na njia na umbali wa Dunia kwao katika anga ya nje. Angalizo hili Roemer ilihusiana kwa mafanikio na ukweli kwamba kadiri Dunia inavyosonga mbali na , ndivyo inavyochukua muda mrefu mwanga unaoakisiwa kutoka kwao kusafiri umbali wa sayari yetu.

kiini ukweli huu Roemer aliipata kwa usahihi, lakini hakuwahi kuhesabu thamani ya kuaminika kwa kasi ya mwanga. Mahesabu yake hayakuwa sahihi kwa sababu katika karne ya kumi na saba hakuweza kuwa na data sahihi juu ya umbali kutoka duniani hadi sayari nyingine. mfumo wa jua. Data hizi ziliamuliwa baadaye kidogo.

Maendeleo zaidi katika utafiti na ufafanuzi wa mwaka wa mwanga

Mnamo 1728, mwanaastronomia wa Kiingereza James Bradley, ambaye aligundua athari ya kutofautiana kwa nyota, alikuwa wa kwanza kuhesabu kasi ya takriban ya mwanga. Aliamua thamani yake kuwa 301,000 km / s. Lakini thamani hii haikuwa sahihi. Mbinu za juu zaidi za kuhesabu kasi ya mwanga zimetolewa bila kuzingatia miili ya ulimwengu- juu ya ardhi.

Uchunguzi wa kasi ya mwanga katika utupu kwa kutumia gurudumu inayozunguka na kioo ulifanywa na A. Fizeau na L. Foucault, kwa mtiririko huo. Kwa msaada wao, wanafizikia waliweza kupata karibu na thamani halisi ya kiasi hiki.

Kasi halisi ya mwanga

Wanasayansi waliweza kuamua kasi halisi ya mwanga tu katika karne iliyopita. Kulingana na nadharia ya Maxwell ya sumaku-umeme, kwa kutumia kisasa teknolojia ya laser na mahesabu yaliyorekebishwa kwa ripoti ya refractive ya flux ya ray katika hewa, wanasayansi waliweza kuhesabu thamani halisi ya kasi ya mwanga 299,792.458 km / s. Wanaastronomia bado wanatumia kiasi hiki. Kuamua zaidi masaa ya mchana, mwezi na mwaka tayari ilikuwa suala la teknolojia. Kupitia hesabu rahisi, wanasayansi walifikia kielelezo cha kilomita trilioni 9.46-hiyo ndiyo muda hasa ambao ungechukua mwanga wa mwanga kusafiri urefu wa mzunguko wa Dunia.