1 วินาทีแสง ปีแสงและมาตราส่วนจักรวาล

สำรวจดาวเคราะห์ของตัวเองเป็นเวลาหลายร้อยปีแล้ว ผู้คนได้คิดค้นระบบใหม่สำหรับการวัดส่วนระยะทางมากขึ้นเรื่อยๆ ในที่สุดก็ตัดสินใจพิจารณา หน่วยสากลความยาวหนึ่งเมตรและเส้นทางที่ยาวที่สุดวัดเป็นกิโลเมตร

แต่ศตวรรษที่ยี่สิบได้กำหนดไว้ต่อหน้ามนุษยชาติ ปัญหาใหม่. ผู้คนเริ่มศึกษาอวกาศอย่างระมัดระวัง - และปรากฎว่าพื้นที่กว้างใหญ่ของเอกภพนั้นกว้างใหญ่ไพศาลจนกิโลเมตรไม่เหมาะ ในหน่วยที่คุ้นเคย คุณยังคงแสดงระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์หรือจากโลกถึงดาวอังคารได้ แต่ถ้าคุณพยายามกำหนดว่าดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดอยู่ห่างจากโลกของเราเป็นระยะทางกี่กิโลเมตร ตัวเลขดังกล่าวจะ "ได้รับ" จำนวนทศนิยมที่ไม่สามารถจินตนาการได้

1 ปีแสงเท่ากับอะไร?

เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีหน่วยวัดใหม่เพื่อศึกษาช่องว่างของอวกาศ - และมันก็กลายเป็นปีแสง แสงเดินทาง 300,000 กิโลเมตรในหนึ่งวินาที ปีแสง - นี่คือระยะทางที่แสงจะเดินทางได้ในหนึ่งปีพอดี และในแง่ของระบบตัวเลขที่คุ้นเคยกันดี ระยะทางนี้คือ 9,460,730,472,580.8 กิโลเมตรเป็นที่ชัดเจนว่าการใช้ "หนึ่งปีแสง" ที่พูดน้อยนั้นสะดวกกว่าการใช้ตัวเลขขนาดใหญ่นี้ทุกครั้งในการคำนวณ

ในบรรดาดาวทั้งหมด Proxima Centauri อยู่ใกล้เรามากที่สุด - อยู่ห่างออกไป "เพียง" 4.22 ปีแสง แน่นอนในแง่ของกิโลเมตรตัวเลขจะกลายเป็นขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ อย่างไรก็ตามทุกอย่างเป็นที่รู้จักกันในการเปรียบเทียบ - เนื่องจากกาแลคซีที่ใกล้ที่สุดที่เรียกว่า Andromeda นั้นอยู่ไกลจาก ทางช้างเผือกที่ระยะ 2.5 ล้านปีแสง ดาวดวงดังกล่าวเริ่มดูเหมือนเพื่อนบ้านที่ใกล้ชิดกันมาก

อย่างไรก็ตาม การใช้ปีแสงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าควรมองมุมใดของเอกภพ ชีวิตที่ชาญฉลาดและสถานที่ที่จะส่งสัญญาณวิทยุนั้นไร้ประโยชน์โดยสิ้นเชิง ท้ายที่สุดความเร็วของสัญญาณวิทยุก็ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ดังนั้น คำทักทายที่ส่งไปยังกาแลคซีอันไกลโพ้นจะบรรลุเป้าหมายหลังจากผ่านไปหลายล้านปีเท่านั้น มีเหตุผลมากกว่าที่จะรอคำตอบจาก "เพื่อนบ้าน" ที่ใกล้ชิดกว่า - วัตถุที่สัญญาณตอบกลับตามสมมุติฐานจะไปถึงยานพาหนะบนโลกอย่างน้อยที่สุดในช่วงชีวิตของบุคคลหนึ่ง

1 ปีแสงเท่ากับกี่ปีโลก?

มีความเข้าใจผิดอย่างกว้างขวางว่าปีแสงเป็นหน่วยของเวลา จริงๆแล้วมันไม่ใช่ คำนี้ไม่เกี่ยวข้องกับปีโลก ไม่มีความสัมพันธ์ใดๆ กับปีโลกใดๆ และหมายถึงระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปีโลกเท่านั้น

พื้นที่รอบนอกขนาดใหญ่เป็นเรื่องยากมากที่จะคำนวณเป็นกิโลเมตรหรือไมล์ นักวิทยาศาสตร์คิดเกี่ยวกับการหาหน่วยอื่นสำหรับการวัดระยะทางไกลๆ แฟน ๆ ของภาพยนตร์และหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์มักจะได้ยินเกี่ยวกับปีแสง แต่ทุกคนไม่สามารถอธิบายความหมายของคำเหล่านี้ได้ บางคนไม่เห็นความแตกต่างจากโลกทั่วไป

ค่านี้คือหน่วยวัดที่นิยม ระยะทางจักรวาล. เมื่อกำหนดให้ใช้:

• ความเร็วของแสง,
• จำนวนวินาทีเท่ากับ 365 วัน

เงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการคำนวณดังกล่าวคือการไม่มีอิทธิพลต่อแสงของสนามโน้มถ่วงใดๆ ข้อกำหนดนี้เป็นไปตามสุญญากาศ มันยังคงอยู่ในตัวเขา ความเร็วคงที่การแพร่กระจายของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะกำหนด ความเร็วของแสง. ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่ารังสีเดินทางผ่านอวกาศในทันที Galileo Galilei สงสัยในสิ่งนี้ เขาตั้งใจที่จะคำนวณเวลาที่แสงจะเดินทาง ระยะทางที่แน่นอนเท่ากับแปดกิโลเมตร แต่การทดลองของเขาไม่ประสบความสำเร็จ การวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก O. Römer ก็ไม่ประสบความสำเร็จเช่นกัน เขาสังเกตเห็นความแตกต่างชั่วคราวในสุริยุปราคาของดาวเทียมของดาวเคราะห์ดวงอื่น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลก เมื่ออยู่ห่างจากวัตถุอวกาศอีกชิ้นหนึ่ง รังสีของแสงก็ต้องใช้เวลามากขึ้นในการเข้าถึง พื้นผิวโลก. เขาล้มเหลวในการคำนวณความเร็วของพวกเขา

เป็นครั้งแรกที่ James Bradley ชาวอังกฤษคำนวณความเร็วแสงโดยประมาณในศตวรรษที่ 18 นักดาราศาสตร์ผู้นี้ตั้งค่าไว้ที่ 301,000 กม./วินาที ในศตวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณความเร็วของลำแสงโดยใช้ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ได้ การศึกษาดำเนินการโดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ล่าสุด โดยคำนึงถึงดัชนีการหักเหของแสง ความเร็วแสงที่คำนวณได้คือ 299,792 กิโลเมตร 458 เมตรต่อวินาที สิ่งนี้ช่วยกำหนดหน่วยวัดที่สะดวกสำหรับพื้นที่รอบนอก

1 ปีแสงมีกี่กิโลเมตร

โดยใช้ระยะเวลา 365 วันเป็นฐานในการคำนวณ. หากคุณคำนวณค่ารายวันเป็นวินาที คุณจะได้ 86,400 วินาที และในทุกวันนี้จำนวนของพวกเขาจะเป็น 31,557,600

เราคำนวณว่ารังสีของแสงเดินทางได้ไกลแค่ไหนต่อวินาที คูณค่านี้ด้วย 31,557,600 เราจะได้มากกว่า 9.4 ล้านล้านเล็กน้อย เป็นปีแสงวัดเป็นกิโลเมตร ตรงนี้ ระยะทางจะผ่านไปลำแสงเป็นเวลา 365 วันในสุญญากาศ เขาจะทำเส้นทางดังกล่าวบินไปรอบ ๆ วงโคจรของโลกโดยปราศจากอิทธิพลของสนามโน้มถ่วง

ตัวอย่างระยะทางบางส่วนที่คำนวณด้วยวิธีนี้

• ระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ถูกปกคลุมด้วยลำแสงใน 1 นาที 3 วินาที
• ใน 100,000 ปีดังกล่าว เราสามารถระบุเส้นผ่านศูนย์กลางของดิสก์กาแล็กซีของเราได้
• ระยะทางในชั่วโมงแสงจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพลูโตคือ 5.25 ชั่วโมง
• ลำแสงจากโลกจะไปถึงดาราจักรแอนดรอมิดาในอีก 2,500,000 ปีแสง และถึงดาวพร็อกซิมาเซ็นทอรีในอีก 4 ปีแสง
• แสงแดดถึงโลกของเราใน 8.20 นาที
• ศูนย์กลางของกาแล็กซีของเราตั้งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 26,000 ปีแสง
• กระจุกดาวราศีกันย์ตั้งอยู่ห่างจากโลกของเราเป็นระยะทาง 58,000,000 ปีใกล้เคียงกัน
• ในระยะเวลาหลายสิบล้านปีกระจุกดาราจักรจะถูกวัดด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง
• ระยะทางที่วัดได้สูงสุดจากโลกถึงขอบจักรวาลที่มองเห็นได้คือ 45 พันล้านปีแสง

ทำไมเขาถึงสำคัญนัก

ความเร็วแสงที่คำนวณได้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุได้ ระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี. เห็นได้ชัดว่าแสงที่ดาวฤกษ์เปล่งออกมาไม่ถึงโลกด้วยความเร็วปานสายฟ้าแลบ การสังเกตวัตถุอวกาศบนท้องฟ้าทำให้เราเห็นอดีต การระเบิดของดาวเคราะห์อันไกลโพ้นซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยปีก่อน นักวิทยาศาสตร์จะบันทึกไว้ในวันนี้เท่านั้น

ภายในจักรวาลของเรา การใช้การคำนวณในหน่วยการวัดนี้สะดวก ชั่วโมง สัปดาห์ หรือเดือนถูกใช้น้อยลง เมื่อกำหนดระยะทางให้ไกล วัตถุอวกาศค่าที่ได้จะมาก การใช้ค่าดังกล่าวในการคำนวณทางคณิตศาสตร์เป็นเรื่องยากและไม่สามารถทำได้ นักวิทยาศาสตร์คำนึงถึงสิ่งนี้ และสำหรับการคำนวณทางดาราศาสตร์ในระยะทางไกล พวกเขาใช้หน่วยการวัดที่แตกต่างกัน นั่นคือ พาร์เซก สำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเป็นที่ยอมรับมากกว่า ปีแสงเท่ากับหนึ่งในสามของพาร์เซก

อัตราส่วนระหว่างปีแสงกับปีโลก

เรามักจะวัดระยะทางในชีวิตของเรา:ไปทำงาน ร้านค้าที่ใกล้ที่สุด เมืองอื่น เราเปรียบเทียบปริมาณที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ช่วยให้เห็นคุณค่าของความแตกต่าง แนวคิดเรื่องแสงและ ปีโลกหลายคนดูเหมือนคล้ายกันหากไม่เหมือนกัน มีความปรารถนาที่จะเปรียบเทียบพวกเขา ที่นี่คุณต้องตัดสินใจก่อนว่าจะหมายถึงอะไร ปีโลก. คุณสามารถกำหนดให้เป็นระยะทางที่โลกของเราเดินทางได้ใน 365 วัน ด้วยพารามิเตอร์เหล่านี้ หนึ่งช่วงแสงจะเท่ากับ 63,000 ปีโลก

หากคำนวณโลกเป็นวันก็จะถือว่าเป็นหน่วยของเวลา ไฟแสดงระยะทาง และการเปรียบเทียบค่าดังกล่าวก็ไม่มีความหมาย ในกรณีนี้ไม่มีคำตอบสำหรับคำถาม

วิดีโอ

วิดีโอนี้จะช่วยให้คุณทราบว่าปีแสงคืออะไร

ไม่ได้รับคำตอบสำหรับคำถามของคุณ? แนะนำหัวข้อให้กับผู้เขียน

มาตราส่วนระยะทางทางช้างเผือก

ปีแสง ( เซนต์. ช., โกหก) เป็นหน่วยนอกระบบที่มีความยาวเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี

แม่นยำยิ่งขึ้นตามคำจำกัดความของ International Astronomical Union (IAU) ปีแสง เท่ากับระยะทางซึ่งแสงเดินทางในสุญญากาศโดยไม่ได้รับอิทธิพลจากสนามโน้มถ่วงในหนึ่งเดียว ปีจูเลียน(เท่ากับ 365.25 วันมาตรฐาน 86,400 วินาที SI หรือ 31,557,600 วินาที) นี่คือคำจำกัดความที่แนะนำให้ใช้ใน วรรณคดีวิทยาศาสตร์ยอดนิยม. ในวรรณคดีมืออาชีพเพื่อแสดงระยะทางไกลแทน ปีแสงโดยทั่วไปจะใช้พาร์เซกและทวีคูณของหน่วย (กิโลและเมกะพาร์เซก)

ก่อนหน้านี้ (ก่อนปี 1984) ปีแสงเป็นระยะทาง ส่องผ่านด้วยแสงสำหรับหนึ่ง ปีเขตร้อนกำหนดให้กับยุค 1900.0 คำจำกัดความใหม่แตกต่างจากคำเดิมประมาณ 0.002% เนื่องจากหน่วยระยะทางนี้ไม่ได้ใช้สำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง จึงไม่มีความแตกต่างในทางปฏิบัติระหว่างคำจำกัดความแบบเก่าและแบบใหม่

ค่าตัวเลข

ปีแสงคือ:

• 9 460 730 472 580 800 เมตร (ประมาณ 9.46 เพตาเมตร)
• 63,241.077 หน่วยดาราศาสตร์ (AU)
• 0.306601 พาร์เซก

หน่วยที่เกี่ยวข้อง

หน่วยต่อไปนี้ใช้ค่อนข้างน้อย มักจะใช้เฉพาะในสิ่งพิมพ์ยอดนิยมเท่านั้น:

• 1 วินาทีแสง = 299,792.458 กม. (แน่นอน)
• 1 นาทีแสง ≈ 18 ล้านกม
• 1 ชั่วโมงแสง ≈ 1,079 ล้านกม
• 1 วันแสง ≈ 26 พันล้านกม
• 1 สัปดาห์แสง ≈ 181 พันล้านกม
• 1 เดือนแสง ≈ 790 พันล้านกม

ระยะทางในปีแสง

ปีแสงสะดวกสำหรับการแสดงเชิงคุณภาพของมาตราส่วนระยะทางในทางดาราศาสตร์

คุณรู้หรือไม่ว่าเหตุใดนักดาราศาสตร์จึงไม่ใช้ปีแสงในการคำนวณระยะทางไปยังวัตถุที่อยู่ห่างไกลในอวกาศ

ปีแสงเป็นหน่วยที่ไม่เป็นระบบสำหรับการวัดระยะทางในอวกาศ มีอยู่ทั่วไปในหนังสือและตำราเกี่ยวกับดาราศาสตร์ที่เป็นที่นิยม อย่างไรก็ตาม ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์มืออาชีพ ตัวเลขนี้ใช้น้อยมากและบ่อยครั้งในการระบุระยะทางไปยังวัตถุใกล้เคียงในอวกาศ เหตุผลนี้ง่ายมาก: หากคุณกำหนดระยะทางเป็นปีแสงไปยังวัตถุที่อยู่ห่างไกลในเอกภพ ตัวเลขดังกล่าวจะสูงมากจนใช้งานไม่ได้และไม่สะดวกสำหรับการคำนวณทางกายภาพและทางคณิตศาสตร์ ดังนั้น แทนที่จะใช้ปีแสง นักดาราศาสตร์มืออาชีพจึงใช้หน่วยการวัด เช่น ซึ่งสะดวกกว่าในการใช้งานเมื่อทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน

คำจำกัดความของคำศัพท์

เราสามารถหาคำจำกัดความของคำว่า "ปีแสง" ได้ในตำราดาราศาสตร์ทุกเล่ม ปีแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปีโลก คำจำกัดความดังกล่าวอาจทำให้มือสมัครเล่นพอใจ แต่นักจักรวาลวิทยาจะพบว่าไม่สมบูรณ์ เขาจะสังเกตเห็นว่าปีแสงไม่ใช่แค่ระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี แต่เป็นระยะทางที่แสงใช้ 365.25 วันของโลกเดินทางในสุญญากาศโดยไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก

ปีแสงเท่ากับ 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร นี่คือระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี แต่นักดาราศาสตร์บรรลุสิ่งนี้ได้อย่างไร? คำจำกัดความที่แน่นอนเส้นทางลำแสง? เราจะพูดถึงเรื่องนี้ด้านล่าง

ความเร็วแสงถูกกำหนดอย่างไร?

ในสมัยโบราณเชื่อกันว่าแสงจะกระจายไปในจักรวาลทันที อย่างไรก็ตาม ในศตวรรษที่สิบเจ็ด นักวิชาการเริ่มสงสัยในเรื่องนี้ กาลิเลโอเป็นคนแรกที่สงสัยในข้อความที่เสนอข้างต้น เขาเป็นคนที่พยายามกำหนดเวลาที่แสงเดินทางเป็นระยะทาง 8 กม. แต่เนื่องจากระยะทางดังกล่าวมีค่าเล็กน้อยสำหรับค่าเช่นความเร็วแสง การทดลองจึงจบลงด้วยความล้มเหลว

การเปลี่ยนแปลงสำคัญประการแรกในประเด็นนี้คือการสังเกตการณ์ของ Olaf Römer นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กผู้มีชื่อเสียง ในปี ค.ศ. 1676 เขาสังเกตเห็นความแตกต่างของเวลาเกิดอุปราคา ซึ่งขึ้นอยู่กับการเข้าใกล้และการเคลื่อนตัวของโลกออกจากอวกาศ ข้อสังเกตนี้ Roemer ประสบความสำเร็จในการเชื่อมต่อกับข้อเท็จจริงที่ว่ายิ่งโลกเคลื่อนตัวออกไปไกลเท่าไร แสงที่สะท้อนจากพวกมันก็จะยิ่งใช้เวลานานในการเดินทางไปยังโลกของเรา

แก่นแท้ ข้อเท็จจริงนี้ Roemer จับได้อย่างแม่นยำ แต่เขาไม่ประสบความสำเร็จในการคำนวณค่าที่เชื่อถือได้ของความเร็วแสง การคำนวณของเขาผิดพลาด เพราะในศตวรรษที่ 17 เขาไม่มีข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับระยะทางจากโลกไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น ระบบสุริยะ. ข้อมูลเหล่านี้ถูกกำหนดในภายหลัง

ความก้าวหน้าเพิ่มเติมในการวิจัยและการกำหนดปีแสง

ในปี พ.ศ. 2271 เจมส์ แบรดลีย์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ผู้ค้นพบผลกระทบของความคลาดเคลื่อนของดาวฤกษ์ เป็นคนแรกที่คำนวณความเร็วแสงโดยประมาณ เขากำหนดค่าไว้ที่ 301,000 km / s แต่ค่านี้ไม่ถูกต้อง วิธีการขั้นสูงในการคำนวณความเร็วของแสงได้เกิดขึ้นโดยไม่คำนึงถึง ร่างกายอวกาศ- บนพื้น.

A. Fizeau และ L. Foucault ได้ทำการสังเกตความเร็วแสงในสุญญากาศโดยใช้ล้อหมุนและกระจกตามลำดับ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา นักฟิสิกส์สามารถเข้าใกล้มูลค่าที่แท้จริงของปริมาณนี้ได้

ความเร็วแสงที่แม่นยำ

นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุความเร็วแสงที่แน่นอนได้ในศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น ขึ้นอยู่กับทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ด้วยความช่วยเหลือของสมัยใหม่ เทคโนโลยีเลเซอร์และการคำนวณแก้ไขดัชนีการหักเหของลำแสงในอากาศ นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณค่าที่แน่นอนของความเร็วแสงได้ 299,792.458 กม. / วินาที ค่านี้ยังคงใช้โดยนักดาราศาสตร์ นอกจากนี้ การกำหนดวัน เดือน และปีแสงเป็นเรื่องของเทคโนโลยีอยู่แล้ว จากการคำนวณง่ายๆ นักวิทยาศาสตร์ได้ตัวเลข 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร นั่นคือระยะเวลาที่ลำแสงจะบินรอบวงโคจรของโลก