1 năm ánh sáng trên Trái đất là gì. Một năm ánh sáng bằng gì? Tốc độ ánh sáng chính xác

Mặc dù thực tế là tên của nó giống với khoảng thời gian trong năm, nhưng năm hoàn toàn không đo lường thời gian, mà là khoảng cách. Đơn vị này được thiết kế để đo lường khổng lồ.

Năm ánh sáng là một đơn vị đo độ dài không hệ thống. Đây là khoảng cách mà ánh sáng truyền trong chân không trong một năm (365,25 ngày hay 31.557.600 giây).

Việc so sánh năm ánh sáng với năm dương lịch bắt đầu được sử dụng sau năm 1984. Trước đó, năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một năm nhiệt đới.

Độ dài của năm nhiệt đới không có giá trị chính xác, vì các tính toán của nó liên quan đến vận tốc góc của Mặt trời, và có những biến thể cho nó. Đối với một năm ánh sáng, một giá trị trung bình đã được lấy.

Sự khác biệt trong tính toán giữa năm ánh sáng nhiệt đới và năm ánh sáng Julian là 0,02 phần trăm. Và vì đơn vị này không được sử dụng cho các phép đo chính xác cao, nên không có sự khác biệt thực tế giữa chúng.

Năm ánh sáng là độ dài được sử dụng trong các tài liệu khoa học phổ thông. Trong thiên văn học, có một đơn vị ngoài hệ thống khác để đo khoảng cách lớn - parsec. Việc tính toán phân tích cú pháp dựa trên bán kính trung bình của quỹ đạo trái đất. 1 parsec tương đương với 3,2616 năm ánh sáng.

Tính toán và khoảng cách

Việc tính toán một năm ánh sáng liên quan trực tiếp đến tốc độ ánh sáng. Đối với các tính toán trong vật lý, nó thường được lấy là 300.000.000 m / s. Giá trị chính xác của tốc độ ánh sáng là 299.792.458 m / s. Tức là, 299.792.458 mét chỉ là một giây ánh sáng!

Khoảng cách tới mặt trăng là khoảng 384.400.000 mét, có nghĩa là chùm ánh sáng sẽ đến bề mặt của mặt trăng trong khoảng 1,28 giây.

Khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất là 149.600.000.000 Do đó, một tia nắng chiếu vào Trái đất trong thời gian ít hơn 7 phút.

Như vậy, có 31.557.600 giây trong một năm. Nhân số này với khoảng cách bằng một giây ánh sáng, ta được rằng một năm ánh sáng bằng 9.460.730.472.580.800 mét.

Tương ứng, 1 triệu năm ánh sáng sẽ bằng 9,460,730,472,580,800,000,000 mét.

Theo tính toán gần đúng của các nhà thiên văn học, đường kính của thiên hà của chúng ta vào khoảng 100.000 năm ánh sáng. Có nghĩa là, trong Thiên hà của chúng ta không thể có khoảng cách được đo bằng hàng triệu năm ánh sáng. Những con số như vậy có thể áp dụng để đo khoảng cách giữa các thiên hà.

Thiên hà Andromeda gần Trái đất nhất cách chúng ta 2,5 triệu năm ánh sáng.

Cho đến nay, khoảng cách vũ trụ lớn nhất từ ​​Trái đất có thể đo được là khoảng cách tới rìa của vũ trụ có thể quan sát được. Nó có kích thước khoảng 45 tỷ năm ánh sáng.

Chắc chắn, bạn đã từng nghe trong một bộ phim hành động tuyệt vời nào đó câu nói "20 to Tatooine" năm ánh sáng”, Nhiều người đặt câu hỏi chính đáng. Tôi sẽ kể tên một số trong số họ:

Một năm không phải là thời gian sao?

Sau đó là gì năm ánh sáng?

Nó có bao nhiêu km?

Làm cái đó mất bao lâu năm ánh sáng tàu không gian với Trái đất?

Tôi quyết định dành bài viết hôm nay để giải thích ý nghĩa của đơn vị đo lường này, so sánh nó với km thông thường của chúng ta và chứng minh các thang đo Vũ trụ.

Tay đua ảo.

Hãy tưởng tượng một người, vi phạm tất cả các quy tắc, lao đi trên đường cao tốc với tốc độ 250 km / h. Trong hai giờ, anh ta sẽ vượt qua 500 km, và trong bốn - nhiều nhất là 1000. Tất nhiên, trừ khi, anh ta bị rơi trong quá trình này ...

Có vẻ như đây là tốc độ! Nhưng để đi vòng quanh toàn bộ địa cầu (≈ 40.000 km), người lái của chúng ta sẽ cần thời gian gấp 40 lần. Và đây đã là 4 x 40 = 160 giờ. Hay gần như cả tuần lái xe liên tục!

Tuy nhiên, cuối cùng, chúng tôi sẽ không nói rằng anh ấy đã bao phủ 40.000.000 mét. Vì sự lười biếng luôn buộc chúng ta phải phát minh ra và sử dụng các đơn vị đo lường thay thế ngắn hơn.

Giới hạn.

Từ một khóa học vật lý ở trường, mọi người nên biết rằng người lái xe nhanh nhất trong Vũ trụ- nhẹ. Trong một giây, chùm tia của nó bao phủ một khoảng cách xấp xỉ 300.000 km, và quả địa cầu, do đó, nó sẽ quay xung quanh trong 0,134 giây. Nhanh gấp 4,298,507 lần so với tay đua ảo của chúng tôi!

Từ Trái đất trước Mặt trăngánh sáng đạt trung bình trong 1,25 giây, tối đa mặt trời chùm tia của nó sẽ lao tới trong hơn 8 phút nữa.

Colossal, phải không? Nhưng sự tồn tại của tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng vẫn chưa được chứng minh. Do đó, giới khoa học quyết định rằng sẽ hợp lý khi đo các thang vũ trụ theo đơn vị mà sóng vô tuyến truyền qua những khoảng thời gian nhất định (cụ thể là ánh sáng).

Khoảng cách.

Bằng cách này, năm ánh sáng- không gì khác hơn khoảng cách mà một tia sáng vượt qua trong một năm. Trên quy mô giữa các vì sao, việc sử dụng các đơn vị khoảng cách nhỏ hơn điều này không có nhiều ý nghĩa. Và họ vẫn thế. Dưới đây là các giá trị gần đúng của chúng:

1 giây ánh sáng ≈ 300.000 km;

1 phút ánh sáng ≈ 18.000.000 km;

1 giờ ánh sáng ≈ 1,080,000,000 km;

1 ngày ánh sáng ≈ 26.000.000.000 km;

1 tuần nhẹ ≈ 181.000.000.000 km;

1 tháng nhẹ ≈ 790.000.000.000 km.

Và bây giờ, để bạn hiểu các con số đến từ đâu, hãy tính xem một con số bằng năm ánh sáng.

Có 365 ngày trong năm, 24 giờ trong ngày, 60 phút trong một giờ và 60 giây trong một phút. Như vậy, một năm bao gồm 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 giây. Ánh sáng đi được 300.000 km trong một giây. Do đó, trong một năm chùm tia của nó sẽ đi được quãng đường là 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.

Con số này đọc như thế này: TRIỆU NINE, BỐN TRĂM SÁU TỶ TRIỆU VÀ TÁM HÀNG TRĂM TRIỆU km.

Tất nhiên, giá trị chính xác năm ánh sáng hơi khác so với những gì chúng tôi đã tính toán. Nhưng khi mô tả khoảng cách đến các ngôi sao trong các bài báo khoa học phổ biến, về nguyên tắc, độ chính xác cao nhất là không cần thiết, và một trăm hoặc hai triệu km sẽ không đóng một vai trò đặc biệt nào ở đây.

Bây giờ chúng ta hãy tiếp tục thử nghiệm suy nghĩ của chúng ta ...

Quy mô.

Hãy giả sử hiện đại tàu không gian lá hệ mặt trời với vận tốc vũ trụ thứ ba (≈ 16,7 km / s). Người đầu tiên năm ánh sáng anh ấy sẽ vượt qua trong 18.000 năm nữa!

4,36 năm ánh sángđến hệ thống sao gần nhất của chúng tôi ( Alpha Centauri, hãy xem hình ảnh ở phần đầu) nó sẽ vượt qua trong khoảng 78 nghìn năm!

Của chúng tôi thiên hà Milky Way, có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng, nó sẽ vượt qua trong 1 tỷ 780 triệu năm nữa.

Và đến nơi gần nhất với chúng tôi thiên hà, tàu không gian gấp rút chỉ sau 36 tỷ năm ...

Đây là những chiếc bánh nướng. Nhưng trên lý thuyết, thậm chí Vũ trụ chỉ xuất hiện cách đây 16 tỷ năm ...

Và cuối cùng...

Bạn có thể bắt đầu tự hỏi ở quy mô vũ trụ ngay cả khi không vượt ra ngoài hệ mặt trời bởi vì bản thân nó rất lớn. Điều này đã được thể hiện rất tốt và rõ ràng, chẳng hạn như những người tạo ra dự án Nếu Mặt trăng làchỉ 1 pixel (Nếu mặt trăng chỉ là một pixel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Về điều này, có lẽ tôi sẽ hoàn thành bài viết hôm nay. Tất cả các câu hỏi, ý kiến ​​và mong muốn của bạn đều được chào đón trong phần bình luận bên dưới nó.

Một năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng truyền đi trong một năm.. Liên minh Thiên văn Quốc tế đã đưa ra lời giải thích về năm ánh sáng - đây là khoảng cách mà ánh sáng truyền trong chân không, không có sự tham gia của lực hấp dẫn, trong một năm Julian. Năm Julian bằng 365 ngày. Đó là cách giải thích này được sử dụng trong các tài liệu khoa học.

Nếu chúng ta lấy tài liệu chuyên môn, thì ở đây khoảng cách được tính bằng parsec hoặc kilo- và megaparsec.

Có những số liệu cụ thể xác định khoảng cách ánh sáng giờ, phút, ngày, v.v.

• Một năm ánh sáng là 9.460.800.000.000 km,
• tháng- 788 333 triệu km.,
• một tuần- 197,083 triệu km.,
• ngày- 26,277 triệu km,
• giờ- 1,094 triệu km.,
• phút- khoảng 18 triệu km.,
• thứ hai- khoảng 300 nghìn km.

Nó là thú vị! Từ Trái đất đến Mặt trăng, ánh sáng đạt trung bình 1,25 s, trong khi chùm tia của nó đến Mặt trời trong hơn 8 phút một chút.

Một sự thật thú vị về bản chất của vũ trụ

Ngôi sao Betelgeuse trong chòm sao Orion sẽ bùng nổ trong tương lai gần (thực tế là trong vòng vài thế kỷ nữa).

Betelgeuse nằm cách chúng ta từ 495 đến 640 năm ánh sáng.
Nếu nó phát nổ ngay bây giờ, thì cư dân trên Trái đất sẽ chứng kiến ​​vụ nổ này chỉ trong 500-600 năm nữa.

Và nếu bạn nhìn thấy một vụ nổ ngày hôm nay, thì hãy nhớ rằng thực tế vụ nổ xảy ra vào khoảng thời gian của Ivan Bạo chúa ...

năm trái đất

Một năm Trái đất là quãng đường trái đất đi được trong một năm. Nếu chúng ta tính đến tất cả các phép tính, thì một năm ánh sáng bằng 63242 năm trái đất. Con số này đề cập cụ thể đến hành tinh Trái đất, với những hành tinh khác, chẳng hạn như sao Hỏa hoặc sao Mộc, chúng sẽ hoàn toàn khác nhau. Năm ánh sáng đo khoảng cách từ thiên thể này đến thiên thể khác. Các con số cho năm ánh sáng và năm trái đất rất khác nhau, mặc dù chúng có nghĩa là khoảng cách.

Bạn có biết tại sao các nhà thiên văn học không sử dụng năm ánh sáng để tính toán khoảng cách tới các vật thể ở xa trong không gian không?

Năm ánh sáng là một đơn vị phi hệ thống để đo khoảng cách trong không gian bên ngoài. Nó có mặt khắp nơi trong các sách và sách giáo khoa phổ biến về thiên văn học. Tuy nhiên, trong vật lý thiên văn chuyên nghiệp, con số này được sử dụng cực kỳ hiếm và thường xuyên để xác định khoảng cách đến các vật thể lân cận trong không gian. Lý do cho điều này rất đơn giản: nếu bạn xác định khoảng cách tính bằng năm ánh sáng đến các vật thể ở xa trong Vũ trụ, con số sẽ rất lớn nên sẽ không thực tế và bất tiện khi sử dụng nó cho các tính toán vật lý và toán học. Do đó, thay vì năm ánh sáng, thiên văn học chuyên nghiệp sử dụng một đơn vị đo lường như vậy, thuận tiện hơn nhiều để vận hành khi thực hiện các phép tính toán học phức tạp.

Định nghĩa thuật ngữ

Chúng ta có thể tìm thấy định nghĩa của thuật ngữ "năm ánh sáng" trong bất kỳ sách giáo khoa thiên văn nào. Năm ánh sáng là khoảng cách mà một tia sáng truyền đi trong một năm Trái đất. Một định nghĩa như vậy có thể làm hài lòng những người nghiệp dư, nhưng các nhà vũ trụ học sẽ thấy nó không đầy đủ. Anh ta sẽ nhận thấy rằng một năm ánh sáng không chỉ là khoảng cách mà ánh sáng truyền đi trong một năm, mà là khoảng cách mà một chùm ánh sáng truyền đi trong 365,25 ngày Trái đất trong chân không, không bị ảnh hưởng bởi từ trường.

Một năm ánh sáng là 9,46 nghìn tỷ km. Đây là khoảng cách mà một tia sáng truyền đi trong một năm. Nhưng làm thế nào mà các nhà thiên văn học đạt được sự xác định chính xác như vậy về đường đi của tia? Chúng tôi sẽ nói về điều này dưới đây.

Tốc độ ánh sáng được xác định như thế nào?

Trong thời cổ đại, người ta tin rằng ánh sáng truyền trong vũ trụ ngay lập tức. Tuy nhiên, bắt đầu từ thế kỷ XVII, các học giả bắt đầu nghi ngờ điều này. Galileo là người đầu tiên nghi ngờ tuyên bố đề xuất trên. Chính ông đã cố gắng xác định thời gian mà một tia sáng đi được quãng đường dài 8 km. Nhưng do khoảng cách đó không đáng kể đối với một giá trị như tốc độ ánh sáng, thí nghiệm kết thúc thất bại.

Sự thay đổi lớn đầu tiên trong vấn đề này là quan sát của nhà thiên văn học nổi tiếng người Đan Mạch Olaf Römer. Năm 1676, ông nhận thấy sự khác biệt về thời gian của nhật thực phụ thuộc vào cách tiếp cận và di chuyển Trái đất đối với chúng trong không gian vũ trụ. Roemer đã kết nối thành công quan sát này với thực tế là Trái đất càng di chuyển ra xa, thì càng mất nhiều thời gian để ánh sáng phản xạ từ chúng truyền khoảng cách đến hành tinh của chúng ta.

Roemer đã nắm bắt chính xác bản chất của thực tế này, nhưng ông đã không thành công trong việc tính toán giá trị đáng tin cậy của tốc độ ánh sáng. Tính toán của ông đã sai, vì vào thế kỷ XVII, ông không thể có dữ liệu chính xác về khoảng cách từ Trái đất đến các hành tinh khác trong hệ Mặt trời. Những dữ liệu này đã được xác định phần nào sau đó.

Những tiến bộ hơn nữa trong nghiên cứu và xác định năm ánh sáng

Năm 1728, nhà thiên văn học người Anh James Bradley, người đã phát hiện ra hiệu ứng quang sai của sao, là người đầu tiên tính toán tốc độ gần đúng của ánh sáng. Anh ta xác định giá trị của nó là 301 nghìn km / s. Nhưng giá trị này không chính xác. Các phương pháp tiên tiến hơn để tính toán tốc độ ánh sáng đã được sản xuất độc lập với các thiên thể vũ trụ - trên Trái đất.

A. Fizeau và L. Foucault đã thực hiện các quan sát về tốc độ ánh sáng trong chân không bằng bánh xe quay và gương. Với sự giúp đỡ của họ, các nhà vật lý đã tiến gần hơn đến giá trị thực của đại lượng này.

Tốc độ ánh sáng chính xác

Các nhà khoa học đã tìm cách xác định chính xác tốc độ ánh sáng chỉ trong thế kỷ trước. Dựa trên lý thuyết điện từ của Maxwell, sử dụng công nghệ laze hiện đại và các tính toán, hiệu chỉnh chiết suất của thông lượng tia trong không khí, các nhà khoa học đã có thể tính được giá trị chính xác của tốc độ ánh sáng 299,792,458 km / s. Giá trị này vẫn được các nhà thiên văn học sử dụng. Hơn nữa, để xác định ngày, tháng và năm ánh sáng đã là một vấn đề của công nghệ. Bằng các phép tính đơn giản, các nhà khoa học đã có được con số 9,46 nghìn tỷ km - tức là cần bao nhiêu thời gian để một chùm ánh sáng bay quanh chiều dài quỹ đạo trái đất.

Bằng cách này hay cách khác, trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đo khoảng cách: đến siêu thị gần nhất, đến nhà người thân ở thành phố khác, v.v. Tuy nhiên, khi nói đến không gian rộng lớn, hóa ra việc sử dụng các giá trị quen thuộc như km là vô cùng phi lý. Và vấn đề ở đây không chỉ là khó khăn trong việc nhận biết các giá trị khổng lồ thu được mà còn là số lượng chữ số trong đó. Ngay cả khi viết quá nhiều số 0 cũng sẽ trở thành một vấn đề. Ví dụ, khoảng cách ngắn nhất từ ​​sao Hỏa đến Trái đất là 55,7 triệu km. Sáu số không! Nhưng hành tinh đỏ là một trong những người hàng xóm gần nhất của chúng ta trên bầu trời. Làm thế nào để sử dụng những con số cồng kềnh sẽ nhận được khi tính toán khoảng cách thậm chí đến các ngôi sao gần nhất? Và ngay bây giờ chúng ta cần một giá trị như một năm ánh sáng. Anh ta bao nhiêu? Bây giờ chúng ta hãy tìm ra nó.

Khái niệm năm ánh sáng cũng liên quan chặt chẽ đến vật lý tương đối tính, trong đó mối liên hệ chặt chẽ và phụ thuộc lẫn nhau của không gian và thời gian được thiết lập vào đầu thế kỷ 20, khi các định đề của cơ học Newton sụp đổ. Trước giá trị khoảng cách này, các đơn vị lớn hơn trong hệ thống

được hình thành khá đơn giản: mỗi đơn vị tiếp theo là một tập hợp các đơn vị có thứ tự nhỏ hơn (cm, mét, km, v.v.). Trong trường hợp của một năm ánh sáng, khoảng cách được gắn với thời gian. Khoa học hiện đại biết rằng tốc độ ánh sáng trong chân không là không đổi. Hơn nữa, nó là tốc độ tối đa trong tự nhiên được phép trong vật lý tương đối tính hiện đại. Chính những ý tưởng này đã hình thành nên cơ sở của ý nghĩa mới. Một năm ánh sáng bằng khoảng cách mà một tia sáng truyền đi trong một năm dương lịch trên Trái đất. Tính bằng km, giá trị này là khoảng 9,46 * 10 15 km. Điều thú vị là đến mặt trăng gần nhất, một photon di chuyển quãng đường trong 1,3 giây. Tới mặt trời - khoảng tám phút. Nhưng với những ngôi sao gần nhất tiếp theo, Alpha, và đã cách đó khoảng 4 năm ánh sáng.

Chỉ là một khoảng cách tuyệt vời. Có một thước đo không gian thậm chí còn lớn hơn trong vật lý thiên văn. Một năm ánh sáng bằng khoảng một phần ba parsec, một đơn vị đo lường thậm chí còn lớn hơn cho khoảng cách giữa các vì sao.

Tốc độ truyền ánh sáng trong các điều kiện khác nhau

Nhân tiện, cũng có một tính năng như vậy mà các photon có thể truyền với các tốc độ khác nhau trong các môi trường khác nhau. Chúng ta đã biết chúng bay nhanh như thế nào trong chân không. Và khi họ nói rằng một năm ánh sáng bằng khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một năm, họ có nghĩa chính xác là không gian bên ngoài trống rỗng. Tuy nhiên, có một điều thú vị là trong các điều kiện khác, tốc độ ánh sáng có thể nhỏ hơn. Ví dụ, trong không khí, các photon tán xạ với tốc độ thấp hơn một chút so với trong chân không. Với cái nào - phụ thuộc vào trạng thái cụ thể của khí quyển. Do đó, trong môi trường đầy khí, một năm ánh sáng sẽ nhỏ hơn một chút. Tuy nhiên, nó sẽ không khác biệt đáng kể so với cái được chấp nhận.