Световой год: что это такое, чему он равняется?

Что такое световой год?

На самом деле световой год — это не единица времени, как вы могли подумать. Это единица длины, используемая в астрономии. Это относится к расстоянию, проходимому светом за год.

он обычно используется в учебниках по астрономии или научной фантастике для определения длины Солнечной системы. Для более точных математических расчетов за основу берется другая единица — парсек.

Как измеряется световой год?

Появление светового года в астрономии было связано с развитием звездных наук и необходимостью использования параметров, сопоставимых с масштабами космоса. Эта концепция была представлена ​​через несколько лет после первого успешного измерения расстояния от Солнца до звезды 61 Лебедя в 1838 году.

Первоначально световой год был расстоянием, пройденным светом за тропический год. То есть на период времени, равный всему циклу смены сезона. Однако с 1984 года они начали брать за основу юлианский год (365,25 дня).

Числовые значения

Световой год:

• 9460730 472580 800 метров (около 9,46 петаметра)
• 63.241.077 Астрономические единицы (AU.)
• 0,306 601 парсек

Связанные единицы

Следующие единицы используются довольно редко, обычно только в популярных изданиях:

• 1 световая секунда = 299 792,458 км (точно)
• 1 минута света ≈ 18 миллионов км
• 1 световой час ≈ 1079 млн км
• 1 световой день ≈ 26 млрд км
• 1 световая неделя ≈ 181 млрд км
• 1 световой месяц ≈ 790 млрд км

Световой год и другие расстояния

Поскольку расстояния внутри огромны, измерять их в обычных единицах было бы нерационально и неудобно. На основе этих соображений был введен специальный год — световой год, то есть расстояние, которое свет проходит в так называемом юлианском году (равном 365,25 дня). Учитывая, что каждый день содержит 86400 секунд, можно подсчитать, что луч света проходит расстояние на несколько более 9,4 километров в год. Это значение кажется огромным, однако, например, расстояние до ближайшей к Земле звезды, Проксимы Центавра, составляет 4,2 года, а диаметр галактики Млечный Путь превышает 100000 световых лет, то есть те визуальные наблюдения, которые могут быть Сделанные сейчас отражают образ, существовавший около сотен тысяч лет назад.

Луч света проходит расстояние от Земли до Луны примерно за одну секунду, но солнечный свет достигает нашей планеты более чем за восемь минут.

В профессиональной астрофизике понятие светового года используется редко. Ученые в основном работают с такими единицами, как парсек и астрономическая единица. Парсек — это расстояние от воображаемой точки, из которой виден радиус орбиты Земли под углом в одну угловую секунду (1/3600 градуса). Средний радиус орбиты, то есть расстояние от Земли до Солнца, называется астрономической единицей. Парсек составляет около трех световых лет или 30,8 триллиона километров. Астрономическая единица составляет примерно 149,6 миллиона километров.

Огромные открытые пространства очень трудно измерить в километрах или милях. Ученые думают о поиске других единиц измерения больших расстояний. Любители фантастических фильмов и книг часто слышат о световых годах. Но не все могут объяснить, что означают эти слова. Некоторые не видят в этом отличия от обычного земного.

Это значение

популярный прибор для измерения космических расстояний. Чтобы определить это, используйте:

• скорость света,
• количество секунд, равное 365 дням.

Важным условием такого расчета является отсутствие влияния на свет какого-либо гравитационного поля. Этому требованию соответствует вакуум. Именно в нем скорость распространения любых электромагнитных лучей остается постоянной.

В 17 веке ученые пытались определить скорость света

… Раньше астрономы предполагали, что лучи переносятся в космос мгновенно. Галилео Галилей в этом сомневался. Он решил подсчитать время, за которое луч света преодолевает определенное расстояние, равное восьми километрам. Но его эксперименты не увенчались успехом. Не увенчались успехом даже исследования датского ученого О. Ремера. Он заметил разницу во времени затмений спутников других планет в зависимости от положения Земли. Когда он находится дальше от другого космического объекта, световым лучам требуется больше времени, чтобы достичь поверхности Земли. Он не мог рассчитать их скорость.

Англичанин Джеймс Брэдли был первым, кто приблизительно рассчитал скорость света в 18 веке. Этот астроном установил ее значение в 301 000 км / с. В прошлом веке, используя теорию электромагнетизма Максвелла, ученые смогли точно рассчитать значение скорости луча. Исследования проводились с использованием новейших лазерных технологий с учетом их показателей преломления. Расчетная скорость света составила 299 792 километра и 458 метров в секунду. Это помогло определить удобную единицу измерения для наружного пространства.

Как определяется скорость света?

Чтобы рассчитать световой год, исследователям сначала нужно было определить скорость света. Когда-то астрономы считали, что лучи в космосе распространяются мгновенно. Но в 17 веке такой вывод стал вызывать сомнения.

Первые попытки произвести расчеты были сделаны Галилео Галлилеем. Он решил посчитать время, за которое свет пролетит 8 км. Его исследования не увенчались успехом. Джеймс Брэдли смог вычислить примерное значение 1728 года, определив значение скорости в 301 тысячу км / с.

Какова скорость света?

Какая скорость света

Несмотря на то, что Брэдли произвел достаточно правильные расчеты, точную скорость они смогли определить только в 20 веке. Для этого были использованы современные лазерные технологии. Совершенное оборудование позволило правильно рассчитать показатель преломления лучей. В итоге это значение составило 299 792 458 километров в секунду.

Кстати, этими цифрами астрономы оперируют и по сей день. В будущем простые вычисления помогли точно определить время, которое потребуется лучам, чтобы облететь орбиту земного шара, не воздействуя на них гравитационными полями.

Хотя скорость света несопоставима с земными расстояниями, ее использование в расчетах объясняется тем, что люди привыкли мыслить «земными» категориями.

Зачем использовать световые годы?

Если бы астрономы измерили расстояния до других звезд, туманностей и галактик в километрах, это были бы невероятные значения с огромным количеством нулей. Для планет солнечной системы, где расстояния «всего» измеряются миллионами и миллиардами километров, это все равно будет работать, но для межзвездных расстояний километры слишком малы. Это как расстояние между городами в миллиметрах.

Световой год намного больше, просто огромный. Но даже при этом, например, расстояние до ближайшей звезды составляет более 4 световых лет, для некоторых — сотни и тысячи. Например, туманность Ориона удалена от нас на 1300 световых лет, а центр Галактики — на 26000 световых лет. Диаметр нашей Галактики составляет 100 000 световых лет. В километрах расстояние до туманности Ориона будет выглядеть так: 12 651 000 000 000 000 км. Световые годы — довольно удобный способ измерения.

Но, опять же, это хорошо для внутригалактических расстояний, которые хоть и колоссальны, но все же малы по сравнению с межгалактическими расстояниями. Итак, расстояние до ближайшей к нам галактики Андромеды составляет 2,5 миллиона световых лет, и даже больше, счет исчисляется миллиардами.

С другой стороны, понятие «световой год» позволяет заглянуть в прошлое. Итак, глядя на галактику Андромеды, находящуюся в 2,5 миллиона световых лет от нас, мы видим ее такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад, а не сейчас. В конце концов, мы только что достигли света этой галактики, который излучил 2,5 миллиона лет назад. Звезда на расстоянии 1000 световых лет может взорваться прямо сейчас, но свет от взрыва достигнет Земли только через 1000 лет. Целое тысячелетие мы будем видеть звезду так, как будто она все еще существует.

Но мы не можем заглянуть дальше 13,8 миллиарда световых лет. Это возраст Вселенной, и объект, находящийся на таком расстоянии, будет очень старым.

Примеры расстояний в световых годах

Благодаря способности вычислять скорость движения лучей астрономы смогли вычислить расстояние в световых годах до многих небесных тел. Таким образом, расстояние от нашей планеты до Луны составляет 1,3 световых секунды, у Проксимы Центавра — 4,2 световых года, у туманности Андромеды — 2,5 миллиона световых лет. Лучи преодолевают расстояние между Солнцем и центром нашей галактики примерно за 26 тысяч световых лет, а между Солнцем и планетой Плутон — за 5 световых часов.

Так или иначе, в повседневной жизни мы измеряем расстояния: от ближайшего супермаркета, от дома родственников в другом городе и так далее. Однако когда дело доходит до бесконечных открытых пространств, оказывается, что использование таких семейных ценностей, как километры, крайне нерационально. И дело здесь не только в сложности восприятия получаемых гигантских значений, но и в количестве содержащихся в них чисел. Записать много нулей тоже станет проблемой. Например, кратчайшее расстояние от Марса до Земли составляет 55,7 миллиона километров. Шесть нулей! Но красная планета — один из наших ближайших соседей на небе. Как мы можем использовать громоздкие числа, которые будут получены при вычислении расстояния даже до ближайших звезд? И нам пора нужна величина вроде светового года. Сколько? Давайте узнаем сейчас.

Концепция светового года также тесно связана с релятивистской физикой, в которой тесная связь и взаимозависимость пространства и времени была установлена ​​в начале 20 века, когда рухнули постулаты ньютоновской механики. Перед этим значением расстояния самые большие единицы шкалы в системе

формировался очень просто: каждая последующая представляла собой набор единиц меньшего порядка (сантиметры, метры, километры и т д.). В случае светового года расстояние зависело от времени. Современная наука знает, что скорость распространения света в вакууме постоянна. Более того, это максимальная скорость в природе, допустимая в современной релятивистской физике. Именно эти идеи заложили основу нового смысла. Световой год равен расстоянию, которое проходит луч света за один земной солнечный год. В километрах это примерно 9,46 * 10 15 километров. Интересно, что фотон преодолевает расстояние до ближайшей Луны за 1,3 секунды. Солнце находится примерно в восьми минутах ходьбы. Но ближайшие звезды, Альфа, уже находятся на расстоянии четырех световых лет от нас.

Расстояние фантастическое. В астрофизике есть еще большая мера пространства. Световой год равен примерно трети парсека, даже больше единицы межзвездного расстояния.

Скорость света в разных условиях

Кстати, есть еще такая особенность, что фотоны могут распространяться с разной скоростью в разных средах. Мы уже знаем, как быстро они летают в вакууме. И когда говорят, что световой год равен расстоянию, которое свет проходит за год, они имеют в виду ровно пустое пространство. Однако интересно отметить, что в других условиях скорость света может быть ниже. Например, в воздухе фотоны рассеиваются немного медленнее, чем в вакууме. Что — зависит от конкретного состояния атмосферы. Следовательно, в газонаполненной среде световой год будет немного меньше. Однако он бы незначительно отличался от принятого.

Расстояния между звездами настолько велики, что измерять их в километрах или милях — занятие с бесконечными нулями. Для обозначения расстояний в системе используется знакомая система измерения. Например, они говорят, что минимальное расстояние от Земли до Марса составляет 55,76 миллиона километров. Со звездами все сложнее и здесь обычно используют понятия светового года и парсеков.

Астрономическая единица

— принятые в астрономии единицы измерения объектов Солнечной системы и ближайших к ней объектов Вселенной. Астрономическая единица составляет 149 598 100 км (+ — ~ 750 км), что примерно равно среднему расстоянию Земли от Солнца. Современные наблюдения зафиксировали постепенное увеличение значения на 15 см в год, что объясняется возможная потеря массы Солнцем из-за солнечного ветра.

Световой год

— расстояние, которое свет проходит за год, в метрах составляет 9 460 730 472 580 800. На самом деле свет звезд, который мы видим в безоблачную ночь, был на нашей планете много веков, а некоторые из них вообще не существует.

Парсек

, также является «параллаксом в один второй угол» — это расстояние, с которого средний радиус орбиты Земли (перпендикулярный лучу зрения) рассматривается под углом в один второй угол. Проще говоря, парсек = 3,26 светового года.

примечательно, что в научно-популярной и научно-фантастической литературе принято использовать понятие светового года, а парсеки обычно используются только в профессиональной работе и исследованиях.

(Галактика UDFj-39546284 — самая удаленная от Земли галактика (13,3 миллиарда световых лет от Земли), на снимке, сделанном телескопом Хаббла, она выглядит как красная точка

)

Ближайшая к нам звезда — Альфа Центавра, находящаяся на расстоянии 4,37 световых лет от Земли. Но до самой удаленной (по состоянию на декабрь 2012 г.) галактики от Земли до 13,3 миллиарда световых лет! Оказывается, когда погаснет солнце этой же галактики (известное под индексом UDFj-39546284), человечество узнает не скоро.

Информация о нашем ближайшем космическом окружении становится общедоступной: обычные пользователи могут, не выходя из дома, рассчитать расстояние до ближайших планет и время в пути, чтобы добраться до них. Заинтересовавшись вопросом удаленности Марса от Солнца, стоит ознакомиться с основами измерения космических расстояний.

Масштабы

Соотношение световых и земных лет

В жизни мы часто измеряем расстояние: до работы, до ближайшего магазина, до другого города. Сравниваем разные количества друг с другом. Это помогает оценить разницу. Понятия световых лет и земных лет многим кажутся похожими, если не одинаковыми. Есть желание их сравнить. Здесь вы должны сначала выбрать, что понимать под земным годом. Его можно определить как расстояние, пройденное нашей планетой за 365 дней. При этих параметрах аналогичный световой период составит 63000 земных лет.

Если земля исчисляется в днях, это будет считаться единицей измерения времени. А свет означает расстояние. И сравнивать эти значения не имеет смысла. В этом случае ответа на вопрос нет.

1 световой год в километрах

Теперь, чтобы вычислить, сколько километров в световом году, нам нужно узнать, сколько часов в году. В сутках 24 часа, а в году 365,25 дней (каждые четыре года — високосный). Следовательно, в году 24 × 365,25 = 8766 часов. (На самом деле немного меньше, 8760 часов. Это просто приблизительное количество дней в году.)

Итак, чтобы найти, сколько 1 световой год равен километрам, нам нужно умножить скорость света в км / ч на количество часов в году. Получается 9461 миллиард километров. Итак, 1 световой год равен 9,46 триллиона километров!

Какие-то сумасшедшие цифры!

Если бы магазин находился так далеко от вашего дома, то, двигаясь с обычной скоростью 3 км / ч, вы бы гуляли по нему 360 миллионов лет… Это занимает много времени, правда?

Лучше ехать на машине. Двигаясь со скоростью 100 км / ч, машина преодолеет за один световой год расстояние от 10 миллионов до 800 тысяч лет. Это тоже не вариант. Итак, нам нужен самолет! Типичный пассажирский самолет пролетит световой год «всего» за 1 миллион лет.

Может, ракета поможет? Астронавты летают вокруг Земли со скоростью около 8 км / с или 28 800 км / ч. Даже с такой скоростью, чтобы добраться до магазина, потребуется 37 500 лет.

Сколько световых лет от Солнца до Земли?

Теперь решим обратную задачу: посчитаем расстояние от Солнца до Земли в световых годах. Для этого разделим расстояние от Солнца до Земли в километрах на длину светового года. Среднее расстояние от Солнца (это тоже астрономическая единица) 150 млн км, световой год 9,46 трлн км. Делим первое на второе, получаем 0,0000016.

Следовательно, расстояние от Солнца до Земли составляет 0,0000016 световых лет. Или… 8 световых минут.

Сколько световых лет от Земли до Луны?

Луна намного ближе к Солнцу, среднее расстояние от нашего спутника составляет 384 000 км или чуть больше секунды света. Сколько им световых лет? Делим 384 тыс. Км на длину светового года в км (все те же 9,46 трлн км) и получаем число 0,000000041 световой год. (Я могу ошибаться, считайте, если вы не верите.)

понятно, что измерять расстояние до Луны в световых годах глупо. Но тогда возникает вопрос:

Чем он так важен

Расчетная скорость света позволила астрономам определить расстояние между планетами, звездами, галактиками. Стало очевидно, что излучаемый звездой свет не достигает Земли со скоростью света. Глядя на космические объекты в небе, мы видим прошлое. Взрыв далекой планеты, произошедший сотни лет назад, зафиксируют только ученые.

В пределах нашей Вселенной использование расчетов в этой единице измерения удобно. Реже используются часы, недели или месяцы. При определении расстояния до далеких пространственных объектов результирующее значение будет огромным. Становится трудным и непрактичным использовать эти значения для математических расчетов. Ученые учли это и для астрономических расчетов больших расстояний используют другую единицу измерения — парсек. Для сложных математических расчетов это более приемлемо. Один световой год равен одной трети парсека.

Чему равен световой год?

Если принять во внимание, что второй свет равен 299 792 458 метрам, легко подсчитать, что свет проходит 17 987 547 480 метров в минуту. Обычно эти данные используются астрофизиками для измерения расстояний в планетных системах.

Для изучения небесных тел в масштабах Вселенной гораздо удобнее брать за основу световой год. Это составляет 9,460 триллиона километров или 0,306 парсека. Кстати, наблюдение космических тел — единственный случай, когда человек может увидеть прошлое своими глазами.

Чтобы свет далекой звезды достиг Земли, требуется много лет. По этой причине, наблюдая космические объекты, вы видите их не такими, какие они есть в данный момент, а такими, какими они были в момент излучения света.

Световые года — это сколько?

Всего за одну секунду фотоны света преодолевают расстояние в 300 000 км. Световой год — это количество километров, которое свет проходит за 12 месяцев. В километрах это будет — 9 460 730 472 580,8 км 9,46 1015. Конечно, использовать термин «световые годы» дешевле, чем использовать огромные километры. Но, конечно, есть приблизительные значения: 1 секунда света 300 тысяч километров. 1 световая минута ≈ 18 миллионов километров. 1 световой час ≈ 1080 миллионов километров. 1 световой день ≈ 26 000 000 000 километров. 1 световая неделя ≈ 181 000 000 000 километров. 1 световой месяц ≈ 790 000 000 000 километров.

Насколько много?

Предположим, космический корабль летит с третьей космической скоростью (около 16,8 км в секунду), значит, через 18 000 лет космический корабль пролетит световой год. А от нашей галактики Млечный Путь, диаметр которой составляет около ста тысяч световых лет, корабль улетит почти через 2 миллиарда лет! Ближайшая к Солнцу звезда — Проксима Центавра. Это примерно в четырех световых годах от нас. Если считать в километрах, цифра очень большая. Но если мы сравним расстояние от Проксимы Центавра до ближайшей галактики, туманности Андромеды, то звезда окажется очень близко, так как Андромеда находится в двух с половиной миллионах световых лет от Млечного Пути. Космический корабль сможет летать туда через 35 миллиардов лет.

Чем еще полезны световые года?

Использование световых лет помогает понять, где во Вселенной можно попытаться найти разумные цивилизации. Так ученые определяют, куда имеет смысл посылать радиосигналы, а где нет. Как это работает: скорость света равна скорости радиосигнала, и оказывается, что посылать сообщения туда, где они приходят через тысячи или даже миллиарды лет, совершенно бесполезно. По посланному сигналу имеет смысл поискать «соседей», которых хватит как минимум на всю жизнь человека.

Числовые значения измерения светового года

1. В метрах — 9 460 730 472 580 800 м, или 9,46 петаметра.
2. В астрономических единицах — 63 241,1 а.е. AE Это среднее расстояние между Солнцем и Землей.
3. В парсеках — 0,306601 рупий.

В популярных публикациях принято использовать связанные единицы измерения, которые показывают расстояние, пройденное фотоном света за единицу времени. Второй огонь равен 299 792,458 км.

Зная расстояние между Землей и Солнцем с Луной, можно вычислить, что луч света достигает поверхности Луны за 1,3 секунды. А астрономическая единица — 500 секунд.

Изучая свою планету, людям требовались различные измерения для измерения расстояний и сегментов. Изначально измерения длины были неточными, потому что у разных народов были свои способы измерения. Лишь в 1791 году французские ученые ввели меру, которая используется и по сей день — метр (от греческого — «мера»). Но в начале двадцатого века люди начали обращать внимание на изучение космоса. А из-за того, что Вселенная имеет невероятные расстояния, уже существующая метрическая система оказалась непригодной для измерения таких больших расстояний. Можно измерить расстояние от нашей планеты до Луны или Марса в километрах, но если измерить расстояние до других планет или даже до звезд, цифра будет иметь невероятное количество нулей. И тогда ученые решили ввести термин «световые годы».

Зачем нужны световые годы?

Ответ прост: измеряйте расстояния за пределами Солнечной системы!

• Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится от нас на расстоянии 4,2 световых года. То есть свет должен пройти 4,2 года, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Проксимы.
• Большинство звезд, которые мы видим на небе ясной ночью, находятся от нас в десятках и сотнях световых лет!
• Звезда Денеб в летнем треугольнике находится от нас на расстоянии 2500 световых лет.
• Центр нашей галактики (называемый Млечным путем) находится на расстоянии 30 000 световых лет от нас.
• Диаметр Млечного Пути составляет 100 000 световых лет.
• Ближайшая большая спиральная галактика, туманность Андромеды, находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас.
• От Земли до центра большого скопления галактик в созвездии Девы — 65 миллионов световых лет.
• Ближайшие квазары находятся на расстоянии 3 миллиардов световых лет друг от друга.
• Наконец, на краю наблюдаемой Вселенной — почти 14 миллиардов световых лет.

Попробуйте пересчитать эти расстояния в километры! Я не хочу? Так что астрономы не хотят считать.

PS. Что и говорить, по этим просторам нельзя ездить…