Razdalja, ki jo svetloba prepotuje v 1 letu. Svetlobno leto

Ne glede na način življenja, ki ga vodimo, karkoli počnemo, tako ali drugače vsak dan uporabljamo določene merske enote. Prosimo za kozarec vode, sami pogrejemo zajtrk na določeno temperaturo, vizualno ocenimo, koliko moramo hoditi do najbližje pošte, se dogovorimo za sestanek ob določeni uri ipd. Vsa ta dejanja zahtevajo

Ne samo izračuni, ampak tudi določene meritve različnih numeričnih kategorij: razdalje, količine, teže, časa in drugih. V našem vsakdanjem življenju redno uporabljamo številke. In teh številk smo že dolgo navajeni, kot na nekakšne instrumente. Toda kaj se zgodi, ko stopimo iz cone vsakdanjega udobja in naletimo na številčne vrednosti, ki so nam nenavadne? V tem članku bomo govorili o fantastičnih številkah vesolja.

Univerzalni prostori

Še več neverjetno razmere s kozmičnimi razdaljami. Popolnoma se zavedamo kilometrov do sosednjega mesta in celo od Moskve do New Yorka. Vendar je težko vizualizirati razdalje, ko gre za lestvico zvezdnih kopic. Zdaj bomo potrebovali tako imenovano svetlobno leto. Navsezadnje so razdalje tudi med sosednjimi zvezdami izredno velike in je njihovo merjenje v kilometrih ali miljah preprosto neracionalno. In tu ne gre le za težavo zaznavanja ogromnih nastalih številk, temveč za število njihovih ničel. Težava postane pisanje številke. Na primer, razdalja od Zemlje do Marsa v obdobju najbližjega približevanja je 55,7 milijona kilometrov. Vrednost s šestimi ničlami. Toda Mars je eden naših najbližjih kozmičnih sosedov! Razdalja do najbližje zvezde razen Sonca bo milijonkrat večja. In potem, ne glede na to, ali ga merimo v kilometrih ali miljah, bi morali astronomi porabiti ure svojega časa samo za beleženje teh velikanskih količin. Svetlobno leto je rešilo ta problem. Rešitev je bila prav genialna.

Čemu je enako svetlobno leto?

Namesto izuma nove merske enote, ki je vsota enot manjšega reda (kot se dogaja z milimetri, centimetri, metri, kilometri), so se odločili, da razdaljo povežejo s časom. Pravzaprav je dejstvo, da je čas tudi fizično polje, ki vpliva na dogajanje, več

Še več, medsebojno povezano in spremenljivo z vesoljem ga je odkril Albert Einstein in dokazal s svojo teorijo relativnosti. Hitrost svetlobe je postala konstantna. In prehod določene razdalje s svetlobnim žarkom na časovno enoto je dal nove fizične prostorske količine: svetlobna sekunda, svetlobna minuta, svetlobni dan, svetlobni mesec, svetlobno leto. Na primer, žarek svetlobe (v vesolju – vakuumu) na sekundo prepotuje razdaljo približno 300 tisoč kilometrov. Enostavno je izračunati, da je eno svetlobno leto enako približno 9,46 * 10 15. Torej, razdalja od Zemlje do najbližje kozmično telo, Luna je malo več kot eno svetlobno sekundo, Sonce pa približno osem svetlobnih minut. Najbolj oddaljena telesa sončnega sistema sodobne ideje kroži na razdalji enega svetlobnega leta. Naslednja zvezda, ki nam je najbližje, ali bolje rečeno, sistem dvojna zvezda, Alpha in Proxima Centauri, tako daleč, da tudi svetloba z njih doseže naše teleskope šele štiri leta po njihovi izstrelitvi. In to so nam še vedno najbližja nebesna telesa. Svetloba z drugega konca Rimske ceste potrebuje več kot sto tisoč let, da doseže nas.

Med raziskovanjem lastnega planeta so ljudje v stotih letih izumljali vedno več novih sistemov za merjenje odsekov razdalje. Posledično je bilo odločeno, da se en meter obravnava kot univerzalna enota dolžine, dolga razdalja pa se meri v kilometrih.

Toda nastop dvajsetega stoletja je človeštvu postavil nov problem. Ljudje so začeli skrbno preučevati vesolje - in izkazalo se je, da je prostranost vesolja tako velika, da kilometri tukaj preprosto niso primerni. V običajnih enotah lahko še vedno izrazite razdaljo od Zemlje do Lune ali od Zemlje do Marsa. Če pa poskušate ugotoviti, koliko kilometrov je od našega planeta oddaljena najbližja zvezda, številka »preraste« z nepredstavljivim številom decimalnih mest.

Čemu je enako 1 svetlobno leto?

Postalo je očitno, da je za raziskovanje vesolja potrebna nova merska enota - in to je postalo svetlobno leto. V eni sekundi svetloba prepotuje 300.000 kilometrov. Svetlobno leto - to je razdalja, ki jo bo svetloba prepotovala v točno enem letu – in prevedeno v bolj običajen številski sistem je ta razdalja enaka 9.460.730.472.580,8 kilometra. Jasno je, da je uporaba lakoničnega "eno svetlobno leto" veliko bolj priročna kot uporaba te ogromne številke v izračunih vsakič.

Od vseh zvezd nam je Proxima Centauri najbližje - oddaljena je "le" 4,22 svetlobnih let. Seveda bo številka v kilometrih nepredstavljivo velika. Vendar se vse naučimo v primerjavi – če pomislimo, da je najbližja galaksija, imenovana Andromeda, kar 2,5 milijona svetlobnih let oddaljena od Mlečne ceste, se zgoraj omenjena zvezda res začne zdeti zelo bližnja soseda.

Mimogrede, uporaba svetlobnih let pomaga znanstvenikom razumeti, na katerih koncih vesolja je smiselno iskati inteligentno življenje in kje je pošiljanje radijskih signalov popolnoma neuporabno. Navsezadnje je hitrost radijskega signala podobna svetlobni hitrosti - zato bo pozdrav, poslan proti oddaljeni galaksiji, dosegel cilj šele čez milijone let. Bolj razumno je pričakovati odgovor od bližjih "sosedov" - predmetov, katerih hipotetični odzivni signali bodo dosegli zemeljske naprave vsaj v času človekovega življenja.

1 svetlobno leto je koliko zemeljskih let?

Razširjeno zmotno mnenje da je svetlobno leto časovna enota. Pravzaprav to ni res. Izraz nima nobene zveze z zemeljskimi leti, z njimi ni v nobeni korelaciji in se nanaša izključno na razdaljo, ki jo svetloba prepotuje v enem zemeljskem letu.

Tako ali drugače v vsakdanjem življenju merimo razdalje: do najbližjega supermarketa, do sorodnikove hiše v drugem mestu, do itd. Ko pa gre za prostranost vesolja, se izkaže, da je uporaba znanih vrednosti, kot so kilometri, izjemno neracionalna. In bistvo tukaj ni samo v težavah zaznavanja nastalih velikanskih vrednosti, temveč v številu številk v njih. Tudi pisanje toliko ničel bo postalo problem. Na primer, najkrajša razdalja od Marsa do Zemlje je 55,7 milijona kilometrov. Šest ničel! Toda rdeči planet je eden naših najbližjih sosedov na nebu. Kako uporabiti okorne številke, ki nastanejo pri izračunu razdalje tudi do najbližjih zvezd? In prav zdaj potrebujemo takšno vrednost, kot je svetlobno leto. Koliko je enako? Ugotovimo zdaj.

Pojem svetlobnega leta je tesno povezan tudi z relativistično fiziko, v kateri je bila tesna povezanost in medsebojna odvisnost prostora in časa vzpostavljena na začetku 20. stoletja, ko so se porušili postulati Newtonove mehanike. Pred to vrednostjo razdalje so večje enote merila v sistemu

so bile oblikovane precej preprosto: vsaka naslednja je bila zbirka enot manjšega reda (centimetri, metri, kilometri itd.). V primeru svetlobnega leta je bila razdalja vezana na čas. Sodobna znanost Znano je, da je hitrost širjenja svetlobe v vakuumu konstantna. Poleg tega je v sodobni relativistični fiziki dopustna največja hitrost v naravi. Te ideje so bile osnova novega pomena. Svetlobno leto je enako razdalji, ki jo prepotuje svetlobni žarek v enem zemeljskem koledarskem letu. V kilometrih je približno 9,46 * 10 15 kilometrov. Zanimivo je, da foton prepotuje razdaljo do najbližje Lune v 1,3 sekunde. Do sonca je približno osem minut. Toda naslednje najbližje zvezde, Alfa, so že približno štiri svetlobna leta stran.

Samo fantastična razdalja. V astrofiziki obstaja še večja mera prostora. Svetlobno leto je enako približno eni tretjini parseka, kar je še večja merska enota medzvezdnih razdalj.

Hitrost širjenja svetlobe v različnih pogojih

Mimogrede, obstaja tudi takšna lastnost, da lahko fotoni pri različnih hitrostihširijo v različnih okoljih. Že vemo, kako hitro letijo v vakuumu. In ko pravijo, da je svetlobno leto enako razdalji, ki jo preleti svetloba v enem letu, mislijo na prazen vesolje. Vendar pa je zanimivo omeniti, da je lahko hitrost svetlobe pod drugimi pogoji manjša. Na primer, v zraku se fotoni razpršijo z nekoliko nižjo hitrostjo kot v vakuumu. Katera je odvisna od specifičnega stanja ozračja. Tako bi bilo v okolju, napolnjenem s plinom, svetlobno leto nekoliko manjše. Vendar se ne bi bistveno razlikovala od sprejete.

Zagotovo, ko sem v kakšnem znanstvenofantastičnem akcijskem filmu slišal izraz a la "dvajset do Tatooina" svetlobna leta«, so mnogi postavljali upravičena vprašanja. Nekaj ​​jih bom omenil:

Ali ni eno leto čas?

Kaj je potem svetlobno leto?

Koliko kilometrov je?

Kako dolgo bo trajalo premagovanje svetlobno leto vesoljsko plovilo z Zemlja?

Odločil sem se, da današnji članek posvetim razlagi pomena te merske enote, njeni primerjavi z našimi običajnimi kilometri in prikazu lestvice, s katero deluje Vesolje.

Virtualni dirkač.

Predstavljajmo si človeka, ki v nasprotju z vsemi pravili drvi po avtocesti s hitrostjo 250 km/h. V dveh urah bo prevozil 500 km, v štirih pa kar 1000. Če se seveda pri tem ne zaleti ...

Zdi se, da je to hitrost! Ampak zato, da bi šel okoli celega globus(≈ 40.000 km), bo naš dirkač potreboval 40-krat več časa. In to je že 4 x 40 = 160 ur. Ali skoraj cel teden neprekinjene vožnje!

Na koncu pa ne bomo rekli, da je prehodil 40.000.000 metrov. Kajti lenoba nas je vedno silila v izumljanje in uporabo krajših alternativnih merskih enot.

Omejitev.

Iz šolskega tečaja fizike bi morali vsi vedeti, da je najhitrejši kolesar v Vesolje- svetloba. V eni sekundi njegov žarek preleti razdaljo približno 300.000 km in tako bo svet obkrožil v 0,134 sekunde. To je 4.298.507-krat hitreje kot naš virtualni dirkač!

Od Zemlja do Luna svetloba doseže v povprečju 1,25 s, do sonce njegov žarek bo dosegel v nekaj več kot 8 minutah.

Kolosalno, kajne? Toda obstoj hitrosti, večje od svetlobne, še ni dokazan. zato znanstveni svet Odločil sem se, da bi bilo logično meriti kozmično merilo v enotah, ki jih radijski val preide v določenih časovnih intervalih (kar je predvsem svetloba).

Razdalje.

torej svetlobno leto- nič drugega kot razdalja, ki jo svetlobni žarek prepotuje v enem letu. Na medzvezdnih lestvicah uporaba manjših enot razdalje od te ni preveč smiselna. Pa vendar so tam. Tu so njihove približne vrednosti:

1 svetlobna sekunda ≈ 300.000 km;

1 svetlobna minuta ≈ 18.000.000 km;

1 svetlobna ura ≈ 1.080.000.000 km;

1 svetlobni dan ≈ 26.000.000.000 km;

1 svetlobni teden ≈ 181.000.000.000 km;

1 svetlobni mesec ≈ 790.000.000.000 km.

Zdaj, da boste razumeli, od kod izvirajo števila, izračunajmo, čemu je ena enaka svetlobno leto.

V letu je 365 dni, dan 24 ur, ura 60 minut in minuta 60 sekund. Tako je leto sestavljeno iz 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekund. V eni sekundi svetloba prepotuje 300.000 km. Zato bo njegov žarek v enem letu preletel razdaljo 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.

Ta številka se glasi takole: DEVET BILIJONOV ŠTIRISTO ŠESTDESET MILIJARD OSEMSTO MILIJONOV kilometrov.

Seveda točen pomen svetlobna leta nekoliko drugačna od tistega, kar smo izračunali. Toda pri opisovanju razdalj do zvezd v poljudnoznanstvenih člankih največja natančnost načeloma ni potrebna in sto ali dva milijona kilometrov tu ne bo igralo posebne vloge.

Zdaj pa nadaljujmo naše miselne eksperimente ...

Lestvica.

Predpostavimo, da moderno vesoljsko plovilo listi sončni sistem s tretjo ubežno hitrostjo (≈ 16,7 km/s). najprej svetlobno leto premagal ga bo v 18.000 letih!

4,36 svetlobna leta tistemu, ki nam je najbližje zvezdni sistem (Alfa Kentavra, glej sliko na začetku) bo premagal v približno 78 tisoč letih!

Naš galaksija Rimska cesta , s premerom približno 100.000 svetlobna leta, bo prešla čez 1 milijardo 780 milijonov let.