Γαλαξιακές κλίμακες απόστασης
Ετος φωτός ( Αγ. ΣΟΛ., ly) είναι μια μονάδα μήκους εκτός συστήματος ίση με την απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος.
Πιο συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον ορισμό της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης (IAU), ένα έτος φωτός ισούται με την απόσταση που διανύει το φως στο κενό, ανεπηρέαστο από βαρυτικά πεδία, σε ένα Ιουλιανό έτος (που είναι εξ ορισμού ίση με 365,25 τυπικές ημέρες 86.400 SI δευτερόλεπτα ή 31.557 600 δευτερόλεπτα). Είναι αυτός ο ορισμός που συνιστάται για χρήση στη λογοτεχνία δημοφιλών επιστημών. Στην επαγγελματική βιβλιογραφία, τα παρσέκ και τα πολλαπλάσια μονάδων (κιλό και μεγαπαρσεκ) χρησιμοποιούνται συνήθως αντί για έτος φωτός για την έκφραση μεγάλων αποστάσεων.
Παλαιότερα (μέχρι το 1984), έτος φωτός ήταν η απόσταση που διένυε το φως σε ένα τροπικό έτος, αναφερόμενη στην εποχή του 1900.0. Ο νέος ορισμός διαφέρει από τον παλιό κατά περίπου 0,002%. Δεδομένου ότι αυτή η μονάδα απόστασης δεν χρησιμοποιείται για μετρήσεις υψηλής ακρίβειας, δεν υπάρχει πρακτική διαφορά μεταξύ του παλιού και του νέου ορισμού.
Αριθμητικές τιμές
Ένα έτος φωτός είναι:
- 9 460 730 472 580 800 μέτρα (περίπου 9,46 πετάμετρα)
- 63.241.077 αστρονομικές μονάδες (AU)
- 0,306601 parsec
Σχετικές μονάδες
Οι ακόλουθες μονάδες χρησιμοποιούνται αρκετά σπάνια, συνήθως μόνο σε δημοφιλείς εκδόσεις:
- 1 ελαφρύ δευτερόλεπτο = 299.792.458 km (ακριβώς)
- 1 λεπτό φωτός ≈ 18 εκατομμύρια χλμ
- 1 ώρα φωτός ≈ 1079 εκατομμύρια χλμ
- 1 ημέρα φωτός ≈ 26 δισεκατομμύρια km
- 1 εβδομάδα φωτός ≈ 181 δισεκατομμύρια km
- 1 φωτεινός μήνας ≈ 790 δισεκατομμύρια km
Απόσταση σε έτη φωτός
Το έτος φωτός είναι βολικό για ποιοτική αναπαράσταση κλιμάκων απόστασης στην αστρονομία.
| Κλίμακα | Αξία (St. Years) | Περιγραφή |
|---|---|---|
| Δευτερόλεπτα | 4 10 −8 | Η μέση απόσταση είναι περίπου 380.000 χλμ. Αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται περίπου 1,3 δευτερόλεπτα για μια δέσμη φωτός που εκπέμπεται από την επιφάνεια να φτάσει στην επιφάνεια της Σελήνης. |
| λεπτά | 1,6 10 −5 | Μια αστρονομική μονάδα ισούται με περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Έτσι, το φως ταξιδεύει από τη Γη σε περίπου 500 δευτερόλεπτα (8 λεπτά 20 δευτερόλεπτα). |
| Παρακολουθώ | 0,0006 | Η μέση απόσταση από τον Ήλιο έως περίπου 5 ώρες φωτός. |
| 0,0016 | Οι συσκευές της Pioneer και της σειράς, που πετούσαν πιο πέρα, περίπου 30 χρόνια μετά την εκτόξευση, αποσύρθηκαν σε απόσταση περίπου εκατό αστρονομικών μονάδων από τον Ήλιο και ο χρόνος απόκρισής τους σε αιτήματα από τη Γη είναι περίπου 14 ώρες. | |
| Ετος | 1,6 | Το εσωτερικό άκρο του υποθετικού βρίσκεται στις 50.000 AU. ε. από τον Ήλιο, και το εξωτερικό - 100.000 α. ε. Για να καλυφθεί η απόσταση από τον Ήλιο έως την εξωτερική άκρη του νέφους, το φως θα χρειαστεί περίπου ενάμιση χρόνο. |
| 2,0 | Η μέγιστη ακτίνα της περιοχής της βαρυτικής επιρροής του Ήλιου ("Hill's Spheres") είναι περίπου 125.000 AU. μι. | |
| 4,2 | Το πλησιέστερο σε εμάς (χωρίς να υπολογίζουμε τον Ήλιο), το Proxima Centauri, βρίσκεται σε απόσταση 4,2 sv. της χρονιάς. | |
| Χιλιετηρίδα | 26 000 | Το κέντρο του Γαλαξία μας απέχει περίπου 26.000 έτη φωτός από τον Ήλιο. |
| 100 000 | Η διάμετρος του δίσκου μας είναι 100.000 έτη φωτός. | |
| Εκατομμύρια χρόνια | 2,5 10 6 | Το πλησιέστερο σε εμάς M31, το διάσημο, απέχει 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. |
| 3,14 10 6 | (M33) βρίσκεται 3,14 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά και είναι το πιο μακρινό ακίνητο αντικείμενο ορατό με γυμνό μάτι. | |
| 5,8 10 7 | Το πλησιέστερο, το σμήνος της Παρθένου, απέχει 58 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. | |
| Δεκάδες εκατομμύρια έτη φωτός | Το χαρακτηριστικό μέγεθος των σμηνών γαλαξιών σε διάμετρο. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Η βαρυτική ανωμαλία «Μεγάλος Ελκυστήρας» βρίσκεται σε απόσταση 150-250 εκατομμυρίων ετών φωτός από εμάς. | |
| Δισεκατομμύρια χρόνια | 1,2 10 9 | Το Σινικό Τείχος του Σλόαν είναι ένας από τους μεγαλύτερους σχηματισμούς στον κόσμο, οι διαστάσεις του είναι περίπου 350 Mpc. Για να το ξεπεράσει το φως από άκρη σε άκρη, θα χρειαστεί περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια. |
| 1,4 10 10 | Το μέγεθος μιας αιτιολογικά συνδεδεμένης περιοχής του σύμπαντος. Υπολογίστηκε από την ηλικία του σύμπαντος και μέγιστη ταχύτηταμετάδοση πληροφοριών - η ταχύτητα του φωτός. | |
| 4,57 10 10 | Η κινούμενη απόσταση από τη Γη στην άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. η κινούμενη ακτίνα του παρατηρήσιμου Σύμπαντος (στο πλαίσιο του τυπικού κοσμολογικού μοντέλου Lambda-CDM). |
Γνωρίζετε γιατί οι αστρονόμοι δεν χρησιμοποιούν το έτος φωτός για να υπολογίσουν τις αποστάσεις από μακρινά αντικείμενα στο διάστημα;
Ένα έτος φωτός είναι μια μη συστημική μονάδα για τη μέτρηση των αποστάσεων στο διάστημα. Είναι πανταχού παρόν σε δημοφιλή βιβλία και εγχειρίδια για την αστρονομία. Ωστόσο, στην επαγγελματική αστροφυσική, αυτός ο αριθμός χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια και συχνά για τον προσδιορισμό αποστάσεων από κοντινά αντικείμενα στο διάστημα. Ο λόγος για αυτό είναι απλός: αν προσδιορίσετε την απόσταση σε έτη φωτός από μακρινά αντικείμενα στο Σύμπαν, ο αριθμός θα είναι τόσο τεράστιος που θα είναι μη πρακτικό και άβολο να το χρησιμοποιήσετε για φυσικούς και μαθηματικούς υπολογισμούς. Επομένως, αντί για έτος φωτός, η επαγγελματική αστρονομία χρησιμοποιεί μια τέτοια μονάδα μέτρησης όπως η , η οποία είναι πολύ πιο βολική στη λειτουργία κατά την εκτέλεση πολύπλοκων μαθηματικών υπολογισμών.
Ορισμός του όρου
Μπορούμε να βρούμε τον ορισμό του όρου «έτος φωτός» σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο αστρονομίας. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε ένα γήινο έτος. Ένας τέτοιος ορισμός μπορεί να ικανοποιεί τον ερασιτέχνη, αλλά ο κοσμολόγος θα τον βρει ελλιπή. Θα παρατηρήσει ότι έτος φωτός δεν είναι μόνο η απόσταση που διανύει το φως σε ένα χρόνο, αλλά η απόσταση που διανύει μια δέσμη φωτός σε 365,25 γήινες ημέρες στο κενό, χωρίς να επηρεάζεται από μαγνητικά πεδία.
Ένα έτος φωτός είναι 9,46 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτή είναι η απόσταση που διανύει μια ακτίνα φωτός σε ένα χρόνο. Πώς όμως οι αστρονόμοι πέτυχαν έναν τόσο ακριβή προσδιορισμό της διαδρομής των ακτίνων; Θα μιλήσουμε για αυτό παρακάτω.
Πώς καθορίζεται η ταχύτητα του φωτός;
Στην αρχαιότητα, πίστευαν ότι το φως διαδίδεται στο σύμπαν αμέσως. Ωστόσο, από τον δέκατο έβδομο αιώνα, οι μελετητές άρχισαν να αμφιβάλλουν για αυτό. Ο Galileo ήταν ο πρώτος που αμφισβήτησε την παραπάνω προτεινόμενη δήλωση. Ήταν αυτός που προσπάθησε να προσδιορίσει το χρόνο κατά τον οποίο μια ακτίνα φωτός διανύει απόσταση 8 χιλιομέτρων. Αλλά λόγω του γεγονότος ότι μια τέτοια απόσταση ήταν αμελητέα για μια τέτοια τιμή όπως η ταχύτητα του φωτός, το πείραμα κατέληξε σε αποτυχία.
Η πρώτη σημαντική αλλαγή σε αυτό το ζήτημα ήταν η παρατήρηση του διάσημου Δανό αστρονόμου Olaf Römer. Το 1676, παρατήρησε τη διαφορά στον χρόνο μιας έκλειψης ανάλογα με την προσέγγιση και την απομάκρυνση της Γης σε αυτούς στο διάστημα. Ο Roemer συνέδεσε επιτυχώς αυτήν την παρατήρηση με το γεγονός ότι όσο πιο μακριά η Γη απομακρύνεται, τόσο περισσότερος χρόνος χρειάζεται για το φως που ανακλάται από αυτές να διανύσει την απόσταση μέχρι τον πλανήτη μας.
ουσία αυτό το γεγονόςΟ Ρόμερ έπιασε ακριβώς, αλλά δεν κατάφερε να υπολογίσει την αξιόπιστη τιμή της ταχύτητας του φωτός. Οι υπολογισμοί του ήταν λάθος, γιατί τον δέκατο έβδομο αιώνα δεν μπορούσε να έχει ακριβή στοιχεία για την απόσταση από τη Γη σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Αυτά τα δεδομένα προσδιορίστηκαν λίγο αργότερα.
Περαιτέρω πρόοδος στην έρευνα και τον προσδιορισμό του έτους φωτός
Το 1728, ο Άγγλος αστρονόμος James Bradley, ο οποίος ανακάλυψε την επίδραση της αστρικής εκτροπής, ήταν ο πρώτος που υπολόγισε την κατά προσέγγιση ταχύτητα του φωτός. Προσδιόρισε την αξία του στα 301 χιλιάδες km / s. Αλλά αυτή η τιμή ήταν ανακριβής. Πιο προηγμένες μέθοδοι για τον υπολογισμό της ταχύτητας του φωτός έχουν παραχθεί ανεξάρτητα από διαστημικά σώματα- στο ΕΔΑΦΟΣ.
Παρατηρήσεις της ταχύτητας του φωτός στο κενό χρησιμοποιώντας έναν περιστρεφόμενο τροχό και έναν καθρέφτη έγιναν από τους A. Fizeau και L. Foucault, αντίστοιχα. Με τη βοήθειά τους, οι φυσικοί κατάφεραν να έρθουν πιο κοντά στην πραγματική αξία αυτής της ποσότητας.
Ακριβής ταχύτητα φωτός
Οι επιστήμονες κατάφεραν να προσδιορίσουν την ακριβή ταχύτητα του φωτός μόνο τον περασμένο αιώνα. Με βάση τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell, χρησιμοποιώντας σύγχρονη τεχνολογία λέιζερ και υπολογισμούς, διορθωμένα για τον δείκτη διάθλασης της ροής ακτίνων στον αέρα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν την ακριβή τιμή της ταχύτητας του φωτός 299.792.458 km/s. Αυτή η τιμή εξακολουθεί να χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους. Επιπλέον, ο προσδιορισμός της ημέρας, του μήνα και του έτους φωτός ήταν ήδη θέμα τεχνολογίας. Με απλούς υπολογισμούς, οι επιστήμονες πήραν τον αριθμό των 9,46 τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων - τόσος χρόνος θα χρειαζόταν για να πετάξει μια δέσμη φωτός γύρω από το μήκος της τροχιάς της γης.
Οι τεράστιοι εξωτερικοί χώροι είναι πολύ δύσκολο να υπολογιστούν σε χιλιόμετρα ή μίλια. Οι επιστήμονες σκέφτηκαν να βρουν άλλες μονάδες για τη μέτρηση μεγάλων αποστάσεων. Οι λάτρεις των ταινιών και βιβλίων επιστημονικής φαντασίας ακούνε συχνά για το έτος φωτός. Αλλά δεν μπορούν όλοι να εξηγήσουν τι σημαίνουν αυτές οι λέξεις. Κάποιοι δεν βλέπουν τη διαφορά του από το συνηθισμένο γήινο.
Αυτή η τιμή είναιδημοφιλής μονάδα μέτρησης για την κοσμική απόσταση. Όταν το ορίζετε, χρησιμοποιήστε:
- ταχύτητα του φωτός,
- ο αριθμός των δευτερολέπτων ίσος με 365 ημέρες.
Μια σημαντική προϋπόθεση για έναν τέτοιο υπολογισμό είναι η απουσία επιρροής στο φως οποιωνδήποτε βαρυτικών πεδίων. Αυτή η απαίτηση καλύπτεται από ένα κενό. Είναι σε αυτό που η ταχύτητα διάδοσης οποιωνδήποτε ηλεκτρομαγνητικών ακτίνων παραμένει σταθερή.
Πίσω στον 17ο αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν να προσδιορίσουν ταχύτητα του φωτός. Προηγουμένως, οι αστρονόμοι υπέθεταν ότι οι ακτίνες ταξιδεύουν στο διάστημα αμέσως. Ο Galileo Galilei αμφισβήτησε αυτό. Έθεσε ως στόχο να υπολογίσει τον χρόνο που χρειάζεται μια δέσμη φωτός για να διανύσει μια συγκεκριμένη απόσταση, ίση με οκτώ χιλιόμετρα. Όμως τα πειράματά του ήταν ανεπιτυχή. Η έρευνα του Δανού επιστήμονα O. Römer ήταν επίσης ανεπιτυχής. Παρατήρησε μια προσωρινή διαφορά στις εκλείψεις των δορυφόρων άλλων πλανητών, ανάλογα με τη θέση της Γης. Όταν είναι πιο μακριά από ένα άλλο διαστημικό αντικείμενο, τότε οι ακτίνες του φωτός χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να φτάσουν η επιφάνεια της γης. Δεν κατάφερε να υπολογίσει την ταχύτητά τους.
Για πρώτη φορά, περίπου η ταχύτητα του φωτός υπολογίστηκε από τον Άγγλο James Bradley τον 18ο αιώνα. Αυτός ο αστρονόμος έθεσε την τιμή του στα 301.000 km/s. Τον περασμένο αιώνα, χρησιμοποιώντας τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού του Maxwell, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν με ακρίβεια την ταχύτητα μιας δέσμης. Η έρευνα διεξήχθη με τη χρήση των πιο πρόσφατων τεχνολογίες λέιζερ, λαμβάνοντας υπόψη τους συντελεστές διάθλασής τους. Η υπολογισμένη ταχύτητα του φωτός ήταν 299.792 χιλιόμετρα 458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Αυτό βοήθησε στον προσδιορισμό μιας βολικής μονάδας μέτρησης απώτερο διάστημα.
Τι είναι 1 έτος φωτός σε χιλιόμετρα
Ως βάση για τον υπολογισμό ελήφθησαν 365 ημέρες. Εάν υπολογίσετε την ημερήσια τιμή σε δευτερόλεπτα, λαμβάνετε 86.400 δευτερόλεπτα. Και σε όλες αυτές τις μέρες ο αριθμός τους θα είναι 31.557.600.
Υπολογίσαμε πόσο μακριά διανύει μια ακτίνα φωτός ανά δευτερόλεπτο. Πολλαπλασιάζοντας αυτήν την τιμή με 31.557.600, παίρνουμε λίγο πάνω από 9,4 τρισ. Είναι έτος φωτός μετρημένο σε χιλιόμετρα. Είναι αυτή η απόσταση που θα διανύσει μια φωτεινή δέσμη σε 365 ημέρες στο κενό. Θα κάνει ένα τέτοιο μονοπάτι, πετώντας γύρω από την τροχιά της γης χωρίς την επίδραση των βαρυτικών πεδίων.
Παραδείγματα ορισμένων αποστάσεων που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο
- Η απόσταση από τη Γη στη Σελήνη καλύπτεται από μια ακτίνα φωτός σε 1 λεπτό 3 δευτερόλεπτα.
- Σε 100.000 τέτοια χρόνια, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη διάμετρο του γαλαξιακού μας δίσκου.
- Η απόσταση σε ώρες φωτός από τον Ήλιο στον Πλούτωνα είναι 5,25 ώρες.
- Η δέσμη από τη γη θα φτάσει στον γαλαξία της Ανδρομέδας σε 2.500.000 έτη φωτός και στο αστέρι Proxima Centauri σε μόλις 4.
- Το φως του ήλιου φτάνει στον πλανήτη μας σε 8,20 λεπτά.
- Το Κέντρο του Γαλαξία μας βρίσκεται σε απόσταση 26 χιλιάδων ετών φωτός από τον Ήλιο.
- Το Σμήνος της Παρθένου βρίσκεται σε απόσταση 58.000 χιλιάδων παρόμοιων ετών από τον πλανήτη μας.
- Σε δεκάδες εκατομμύρια τέτοια χρόνια, τα σμήνη γαλαξιών μετρώνται σε διάμετρο.
- Η μέγιστη μετρούμενη απόσταση από τη Γη μέχρι την άκρη του ορατού σύμπαντος ήταν 45 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Γιατί είναι τόσο σημαντικός
Η υπολογισμένη ταχύτητα του φωτός επέτρεψε στους αστρονόμους να προσδιορίσουν απόσταση μεταξύ πλανητών, αστεριών, γαλαξιών. Έγινε προφανές ότι το φως που εκπέμπεται από ένα αστέρι δεν φτάνει στη Γη με αστραπιαία ταχύτητα. Παρατηρώντας διαστημικά αντικείμενα στον ουρανό, βλέπουμε το παρελθόν. Την έκρηξη ενός μακρινού πλανήτη, που συνέβη πριν από εκατοντάδες χρόνια, οι επιστήμονες θα καταγράψουν μόνο σήμερα.
Μέσα στο σύμπαν μας, η χρήση υπολογισμών σε αυτή τη μονάδα μέτρησης είναι βολική. Οι ώρες, οι εβδομάδες ή οι μήνες χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά. Κατά τον προσδιορισμό της απόστασης από τα μακρινά διαστημικά αντικείμενα, η τιμή που προκύπτει θα είναι τεράστια. Η χρήση τέτοιων τιμών σε μαθηματικούς υπολογισμούς γίνεται δύσκολη και μη πρακτική. Οι επιστήμονες το έλαβαν υπόψη και για αστρονομικούς υπολογισμούς μεγάλων αποστάσεων χρησιμοποιούν μια διαφορετική μονάδα μέτρησης - το parsec. Για πολύπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς, είναι πιο αποδεκτό. Ένα έτος φωτός είναι ίσο με το ένα τρίτο του parsec.
Αναλογία ετών φωτός προς γήινα έτη
Συχνά μετράμε την απόσταση στη ζωή μας:για δουλειά, το πλησιέστερο κατάστημα, άλλη πόλη. Συγκρίνουμε διαφορετικές ποσότητες μεταξύ τους. Αυτό βοηθά στην εκτίμηση της διαφοράς. Οι έννοιες των ετών φωτός και των ετών της γης φαίνονται σε πολλούς να είναι παρόμοιες, αν όχι ίδιες. Υπάρχει η επιθυμία να τα συγκρίνουμε. Εδώ πρέπει πρώτα να επιλέξετε τι εννοείτε με το έτος της γης. Μπορείτε να το ορίσετε ως την απόσταση που έχει διανύσει ο πλανήτης μας σε 365 ημέρες. Με αυτές τις παραμέτρους, μια περίοδος που μοιάζει με φως θα είναι ίση με 63 χιλιάδες γήινα χρόνια.
Εάν η γη υπολογίζεται σε ημέρες, τότε θα θεωρείται μονάδα χρόνου. Το φως υποδηλώνει απόσταση. Και η σύγκριση τέτοιων τιμών δεν έχει νόημα. Σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει απάντηση στο ερώτημα.
βίντεο
Αυτό το βίντεο θα σας βοηθήσει να καταλάβετε τι είναι έτος φωτός.
Δεν πήρατε απάντηση στην ερώτησή σας; Προτείνετε ένα θέμα στους συγγραφείς.
Για να κατανοήσετε την έννοια της έννοιας «έτος φωτός», πρέπει πρώτα να θυμηθείτε το μάθημα της σχολικής φυσικής, ειδικά το τμήμα που αφορά την ταχύτητα του φωτός. Έτσι, η ταχύτητα του φωτός στο κενό, όπου δεν επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, όπως τα βαρυτικά και μαγνητικά πεδία, τα αιωρούμενα σωματίδια, η διάθλαση ενός διαφανούς μέσου κ.λπ., είναι 299.792,5 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι στην περίπτωση αυτή, φως σημαίνει αυτά που γίνονται αντιληπτά από την ανθρώπινη όραση.
Λιγότερο γνωστές μονάδες απόστασης είναι ο φωτεινός μήνας, η εβδομάδα, η ημέρα, η ώρα, το λεπτό και το δευτερόλεπτο.Το αρκετά μεγάλο φως θεωρήθηκε άπειρη ποσότητα και ο πρώτος άνθρωπος που υπολόγισε την κατά προσέγγιση ταχύτητα των ακτίνων φωτός στο κενό ήταν ο αστρονόμος Όλαφ Ρόμερ στα μέσα του 17ου αιώνα. Φυσικά, τα στοιχεία του ήταν πολύ προσεγγιστικά, αλλά το ίδιο το γεγονός του καθορισμού τελική αξίαΤαχύτητα. Το 1970, η ταχύτητα του φωτός καθορίστηκε εντός ενός μέτρου ανά δευτερόλεπτο. Πιο ακριβή αποτελέσματα δεν έχουν επιτευχθεί μέχρι στιγμής, καθώς υπήρχαν προβλήματα με το σφάλμα του προτύπου του μετρητή.
Έτος φωτός και άλλες αποστάσεις
Δεδομένου ότι οι αποστάσεις είναι τεράστιες, η μέτρησή τους σε συνήθεις μονάδες θα ήταν παράλογη και άβολη. Με βάση αυτές τις σκέψεις, εισήχθη ένα ειδικό έτος φωτός, δηλαδή η απόσταση που διανύει το φως στο λεγόμενο Ιουλιανό έτος (ίσο με 365,25 ημέρες). Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε μέρα περιέχει 86.400 δευτερόλεπτα, μπορεί να υπολογιστεί ότι σε ένα χρόνο μια ακτίνα φωτός καλύπτει μια απόσταση αρκετά μεγαλύτερη από 9,4 χιλιόμετρα. Αυτή η τιμή φαίνεται τεράστια, ωστόσο, για παράδειγμα, η απόσταση από το πλησιέστερο αστέρι στη Γη, Proxima Centauri, είναι 4,2 χρόνια και η διάμετρος του γαλαξία Γαλαξίαςυπερβαίνει τα 100.000 έτη φωτός, δηλαδή εκείνες οι οπτικές παρατηρήσεις που μπορούν να γίνουν τώρα αντικατοπτρίζουν μια εικόνα που υπήρχε πριν από περίπου εκατό χιλιάδες χρόνια.
Μια δέσμη φωτός καλύπτει την απόσταση από τη Γη στη Σελήνη σε περίπου ένα δευτερόλεπτο, αλλά ηλιακό φωςφτάνει στον πλανήτη μας για περισσότερο από οκτώ λεπτά.
Στην επαγγελματική αστροφυσική, η έννοια του έτους φωτός χρησιμοποιείται σπάνια. Οι επιστήμονες λειτουργούν κυρίως με μονάδες όπως το parsec και η αστρονομική μονάδα. Parsec είναι η απόσταση από ένα φανταστικό σημείο από το οποίο φαίνεται η ακτίνα της τροχιάς της Γης υπό γωνία ενός τόξου δευτερολέπτου (1/3600 της μοίρας). Η μέση ακτίνα της τροχιάς, δηλαδή η απόσταση από τη Γη στον Ήλιο, ονομάζεται αστρονομική μονάδα. Ένα parsec είναι περίπου 3 έτη φωτός ή 30,8 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Μια αστρονομική μονάδα είναι περίπου ίση με 149,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα.
Σίγουρα, έχοντας ακούσει σε κάποια φανταστική ταινία δράσης την έκφραση a la “20 to Tatooine έτη φωτός”, πολλοί έκαναν εύλογες ερωτήσεις. Θα αναφέρω μερικά από αυτά:
Δεν είναι ένας χρόνος;
Τότε τι είναι έτος φωτός?
Πόσα χιλιόμετρα έχει;
Πόση ώρα θα πάρει έτος φωτός ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟΜε Γη?
Αποφάσισα να αφιερώσω το σημερινό άρθρο στο να εξηγήσω την έννοια αυτής της μονάδας μέτρησης, να την συγκρίνω με τα συνηθισμένα μας χιλιόμετρα και να δείξω τις κλίμακες που Σύμπαν.
Virtual Racer.
Φανταστείτε ένα άτομο, κατά παράβαση όλων των κανόνων, να βιάζεται κατά μήκος του αυτοκινητόδρομου με ταχύτητα 250 km / h. Σε δύο ώρες θα ξεπεράσει 500 χλμ. και σε τέσσερα - έως και 1000. Εκτός, φυσικά, αν τρακάρει στην πορεία ...
Φαίνεται ότι αυτή είναι η ταχύτητα! Αλλά για να κάνει το γύρο του συνόλου Γη(≈ 40.000 km), ο αναβάτης μας θα χρειαστεί 40 φορές περισσότερο χρόνο. Και αυτό είναι ήδη 4 x 40 = 160 ώρες. Ή σχεδόν μια ολόκληρη εβδομάδα συνεχούς οδήγησης!
Τελικά όμως δεν θα πούμε ότι κάλυψε 40.000.000 μέτρα. Δεδομένου ότι η τεμπελιά πάντα μας ανάγκαζε να εφευρίσκουμε και να χρησιμοποιούμε μικρότερες εναλλακτικές μονάδες μέτρησης.
Οριο.
Από ένα σχολικό μάθημα φυσικής, όλοι πρέπει να γνωρίζουν ότι ο πιο γρήγορος αναβάτης μπαίνει σύμπαν- φως. Σε ένα δευτερόλεπτο, η δέσμη του καλύπτει μια απόσταση περίπου 300.000 km, και η υδρόγειος, έτσι, θα γυρίσει σε 0,134 δευτερόλεπτα. Αυτό είναι 4.298.507 φορές πιο γρήγορο από τον εικονικό μας δρομέα!
Από Γηπριν Φεγγάριτο φως φτάνει κατά μέσο όρο σε 1,25 δευτ., έως ήλιοςη δέσμη του θα ορμήσει σε λίγο περισσότερο από 8 λεπτά.
Κολοσσαίο, έτσι δεν είναι; Όμως η ύπαρξη ταχυτήτων μεγαλύτερων από την ταχύτητα του φωτός δεν έχει ακόμη αποδειχθεί. Να γιατί ακαδημαϊκή κοινότητααποφάσισε ότι θα ήταν λογικό να μετρηθεί διαστημική κλίμακασε μονάδες που διέρχεται ένα ραδιοκύμα σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα (το οποίο είναι το φως, ειδικότερα).
Αποστάσεις.
Ετσι, έτος φωτός- τίποτα περισσότερο από την απόσταση που ξεπερνά μια ακτίνα φωτός σε ένα χρόνο. Σε διαστρικές κλίμακες, η χρήση μονάδων απόστασης μικρότερης από αυτή δεν έχει πολύ νόημα. Κι όμως είναι. Εδώ είναι οι κατά προσέγγιση τιμές τους:
1 ελαφρύ δευτερόλεπτο ≈ 300.000 χλμ.
1 λεπτό φωτός ≈ 18.000.000 km;
1 ώρα φωτός ≈ 1.080.000.000 km;
1 ημέρα φωτός ≈ 26.000.000.000 km;
1 εβδομάδα φωτός ≈ 181.000.000.000 km;
1 φωτεινός μήνας ≈ 790.000.000.000 χλμ.
Και τώρα, για να καταλάβετε από πού προέρχονται οι αριθμοί, ας υπολογίσουμε με τι ισούται έτος φωτός.
Υπάρχουν 365 ημέρες το χρόνο, 24 ώρες την ημέρα, 60 λεπτά σε μια ώρα και 60 δευτερόλεπτα σε ένα λεπτό. Έτσι, ένα έτος αποτελείται από 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 δευτερόλεπτα. Το φως διανύει 300.000 km σε ένα δευτερόλεπτο. Κατά συνέπεια, σε ένα χρόνο η δέσμη της θα καλύπτει απόσταση 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.
Αυτός ο αριθμός έχει ως εξής: ΕΝΝΕΑ ΤΡΙΣ, ΤΕΤΡΑΚΟΣΙΑ εξήντα δισεκατομμύρια και οκτακόσια εκατομμύριαχιλιόμετρα.
Φυσικά, η ακριβής τιμή έτος φωτόςελαφρώς διαφορετικό από αυτό που υπολογίσαμε. Αλλά όταν περιγράφονται αποστάσεις από αστέρια σε άρθρα δημοφιλών επιστημών, κατ 'αρχήν, δεν απαιτείται η υψηλότερη ακρίβεια και εκατό ή δύο εκατομμύρια χιλιόμετρα δεν θα παίξουν ιδιαίτερο ρόλο εδώ.
Τώρα ας συνεχίσουμε τα πειράματα σκέψης μας...
Ζυγός.
Ας υποθέσουμε μοντέρνο ΔΙΑΣΤΗΜΟΠΛΟΙΟφύλλα ηλιακό σύστημα με την τρίτη διαστημική ταχύτητα (≈ 16,7 km/s). Πρώτα έτος φωτόςθα ξεπεράσει σε 18.000 χρόνια!
4,36 έτη φωτόςστο πλησιέστερο αστρικό μας σύστημα ( Άλφα Κενταύρου, δείτε την εικόνα στην αρχή) θα ξεπεράσει σε περίπου 78 χιλιάδες χρόνια!
Μας ο γαλαξίας του Γαλαξία, με διάμετρο περίπου 100.000 έτη φωτός, θα διασχίσει σε 1 δισεκατομμύριο 780 εκατομμύρια χρόνια.
