Что измеряется в световых годах

Что измеряется в световых годах

Расстояния до звёзд огромны, и их нужно в чём-то измерять. Привычные нам километры – слишком малая величина, ведь даже от Земли до Солнца расстояние составляет в среднем 150 миллионов километров, а до многих планет во много раз больше. Поэтому используется такая мера, как световой год, а для совсем больших расстояний – парсек.

Световой год – это сколько?

Многие путают земной год и световой год. Первым измеряется время – за год, или за 365 дней, Земля делает ровно один оборот по орбите вокруг Солнца. Так что это понятие не имеет никакого отношения к измерению расстояний.

Световой год – единица измерения расстояний, равная 9 460 730 472 580 800 метров. Это расстояние, которое преодолевает луч света за один земной год.

Так как скорость света в вакууме постоянна и точно известна, то она прекрасно подходит для измерения больших расстояний. Есть еще другие меры:

  • 1 световая секунда – 299792.458 км.
  • 1 световая минута – 17 987 547.48 км.
  • 1 световой час — 1 079 252 848.8 км.
  • 1 световые сутки – 25 902 068 371.2 км.
  • 1 световая неделя — 181 314 478 598,4 км
  • 1 световой месяц – примерно 790 млрд км, т.к. точного значения длительности месяца нет.

Эти меры равны расстоянию, которое преодолевает свет со скоростью около 300 000 км/с за указанный срок – секунду, минуту и т.д.

Так, Луна удалена от Земли на 1.3 световых секунды – столько надо лучу света, чтобы достигнуть её от Земли. От Земли до Солнца расстояние составляет 8 минут и 20 световых секунд. Аппараты «Вояджер», покинувшие Солнечную систему, удалились на 14 световых часов.

Зачем использовать световые годы?

Если бы астрономы измеряли расстояния до других звёзд, туманностей и галактик в километрах, это были бы просто невероятные величины с огромным количеством нулей. Для планет Солнечной системы, где расстояния измеряются «всего» миллионами и миллиардами километров, это еще бы подошло, но для межзвёздных расстояний километры слишком малая величина. Это как если бы мы для расстояний между городами использовали миллиметры.

Световой год – гораздо большая величина, просто огромная. Но и так, например, до ближайшей к нам звезды расстояние составляет более 4 световых лет, до некоторых – сотни и тысячи. Например, до Туманности Ориона 1300 световых лет, а до центра Галактики – 26 000 световых лет. Поперечник нашей Галактики равен 100 000 световых лет. В километрах расстояние до Туманности Ориона выглядело бы так – 12 651 000 000 000 000 км. Световые годы — вполне удобная система измерений.

Но, опять же, это хорошо для внутригалактических расстояний, которые хоть и колоссальны, но всё-таки невелики по сравнению с межгалактическими. Так, до близкой к нам галактики Андромеды расстояние составляет 2.5 миллиона световых лет, а дальше – еще больше, счёт идёт на миллиарды.

С другой стороны, понятие «световой год» позволяет нам заглянуть в прошлое. Так, наблюдая галактику Андромеды, отстоящую от нас на 2.5 миллиона световых лет, мы видим её такой, какой она была 2.5 миллиона лет назад, а не в данный момент. Ведь нас только что достиг свет этой галактики, который она испустила 2.5 миллиона лет назад. Звезда, отстоящая от нас на 1000 световых лет, может взорваться прямо сейчас, но свет от взрыва достигнет Земли только через 1000 лет. Целое тысячелетие мы будем видеть звезду, как будто она еще существует.

Но мы не можем заглянуть дальше, чем на 13.8 миллиардов световых лет. Это возраст Вселенной, и объект, который находится на таком расстоянии, будет очень старым.

Читайте также:  Парок или роквул что лучше

Альтернатива световому году

Хотя световой год и более удобен для измерения космических расстояний, но всё-таки мелковат. Поэтому в астрономии используется еще одна величина – парсек.

1 парсек равен 3.26 световых лет, или 30.8568 триллионов километров.

Название «парсек» происходит от слов «параллакс» и «секунда». На практике это расстояние, с которого радиус орбиты Земли в 150 миллионов километров выглядит, как отрезок в 1 угловую секунду. Путём несложных вычислений и получили протяжённость парсека.

Однако сам по себе парсек – не слишком большая величина. Расстояние до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, составляет 4.3 световых года, или всего 1.3 парсека. Для больших расстояний используются килопарсеки – тысячи парсек, и мегапарсеки – миллионы парсек. Они обозначаются как кпк и Мпк. Так, расстояние до галактики Андромеды равно 2.5 световых лет или 0.77 Мпк. Расстояние до горизонта наблюдаемой Вселенной – 4 Гпк (гигапарсек, или миллиардов парсек).

Звезды достигают огромных размеров, хотя нам они кажутся маленькими точками света. Так происходит потому, что они находятся очень далеко от Земли. Действительно, хотя мы можем измерить расстояние до них, мы с трудом его представляем.
Расстояние до звезд настолько велико, что оно измеряется световыми годами, а не километрами. Световой год — это такое расстояние, которое свет проходит за год, оно равно примерно 9 646 000 000 000 километрам.
Самая ближайшая к нам звезда, которую можно увидеть невооруженным глазом, находится на расстоянии 4 световых лет. Это Альфа Центавра. Солнце — это тоже звезда. Если бы оно находилось на таком расстоянии, как Альфа Центавра, оно бы тоже казалось нам точкой света.
Вот один способ, каким астрономы измеряют расстояние до звезды. Ученые наблюдают за звез-
дой в двух положениях. Например, из двух точек, находящихся на противоположных сторонах Земли. Или из одной и той же точки, но с разницей в полгода, когда Земля поворачивается к звезде противоположной стороной. При этом звезда также меняет свое положение. Это изменение ее положения называется параллаксом. Измеряя параллакс звезды, астрономы могут вычислить расстояние до нее.
Поскольку звезды находятся очень далеко, наблюдение должно проводиться при помощи телескопа. В телескоп ученые пронаблюдали и сфотографировали миллионы звезд. Наиболее удаленные объекты, различимые только в телескоп, находятся на расстоянии тысяч миллионов световых лет.

Астрономия, как и любая наука, имеет свою терминологию, которая кажется странной и непонятной для человека мало с ней знакомого. Что такое элонгация? А перигей? Пульсары и квазары — это одно и то же или нет? Один из вопросов, который очень часто задают заинтересовавшиеся астрономией люди, звучит так: что такое световой год?

В этом термине вроде оба слова понятны, а вместе создают путаницу. «Световой год» — это мера чего? Времени? Тогда неплохо бы узнать, сколько длится световой год? Другими словами, световой год это сколько наших обычных земных лет? С другой стороны, многие замечали, что термин этот применяется, когда речь идет о расстояниях до космических объектов. Например, «до центра Галактики — 30000 световых лет», или «до Сириуса — 8,6 световых лет». Встает вопрос, как можно расстояние измерять временем?

Попробуем ответить максимально просто.

Световой год — это мера расстояния

Первое, что нужно четко уяснить, — световой год это не мера времени, а мера расстояния в астрономии, такая же как метр или километр, миля или аршин в обычной жизни. Чтобы понять это, вспомните, как можно измерить расстояние, если нельзя это сделать напрямую, с помощью линейки или землемерного циркуля?

Читайте также:  Хонор или сяоми что лучше

Как известно, расстояние, пройденное телом, равно скорости движения тела, умноженное на время движения (или s = v × t).

Теперь представьте, что вы пошли в магазин, до которого ровно три километра. И вы пошли со скоростью ровно 3 км/ч. Вопрос: за какое время вы дойдете до магазина? Очевидно, ровно за час! Поэтому можно сказать, что расстояние до магазина равно 3 км, а можно сказать, что оно равно 1 «человеческий час».

Но в «человеческих часах» расстояние никто не измеряет, потому что все мы ходим с разной скоростью. И даже один человек ходит по-разному: опаздывая на троллейбус, он почти бежит, а в парке неторопливо прогуливается. Значит, и время t, чтобы преодолеть расстояние до магазина, всегда будет разным.

Но что, если скорость движущегося тела будет всегда постоянна? Вне зависимости, куда, в каком направлении оно идет и при каких обстоятельствах проводятся измерения? Тогда, конечно, расстояние можно было бы измерять при помощи времени его перемещения, ведь в таком случае v в формуле постоянно и s зависит только от t.

Подождите, скажете вы, а разве есть такой объект, который движется всегда — всегда! — с постоянной скоростью?

Скорость света

Такой объект есть, и это свет! Как известно, скорость света в вакууме постоянна и равна 299 тысяч 792 километра и 458 метров в секунду или, округляя, 300000 км/с.

То есть за 1 секунду луч света проходит 300000 километров! Неплохо, правда? Если научиться каким-то образом измерять точное время, за которое свет преодолевает расстояние до объекта, то мы узнаем и расстояние до него!

Как это сделать? Ну, например, мы можем взять мощный лазер и посветить им в сторону Луны. Лазерный луч долетит до Луны, часть света отразится от ее поверхности и полетит в обратном направлении. В момент, когда он вернется на Землю и попадет в наши глаза, мы увидим на Луне световой зайчик. Если мы точно измерим промежуток времени между включением лазера и появлением на поверхности Луны зайчика, и умножим это время на скорость света, то мы узнаем расстояние, которое прошел лазер до Луны и обратно. Разделим это расстояние пополам и узнаем расстояние до Луны!

Лазерный луч, создающий в небе искусственную звезду для оценки состояния атмосферы. Скорость света этого луча постоянна! Но в атмосфере она несколько меньше, чем в вакууме. Фото: ESO

Примерно так астрономы в XX веке измерили многие расстояния в Солнечной системе. Например, они провели радиолокацию Венеры — послали в сторону планеты радиосигнал и дождались его возвращения назад. Радиоволны движутся со скоростью света, время возвращения ученые измерили очень тщательно и затем по формуле s = v × t посчитали расстояние между Землей и планетой Венера. Теперь мы знаем его с точностью в несколько метров.

Еще раз: почему вообще расстояние можно измерять при помощи света? Потому что скорость света в вакууме постоянна! (Тут надо бы добавить, в инерциальных системах отсчета, но не будем пока усложнять.) В отличие от скорости людей, автомобилей и ракет.

Чему равен 1 световой год?

Теперь вернемся к тому, с чего начали. Дадим определение: световой год — это расстояние, которое свет (двигаясь всегда — всегда! — с постоянной скоростью 300000 км/с) проходит ровно за один год!

Получается какое-то очень большое число, не правда ли? Если за секунду свет преодолевает 300 тысяч километров, то за минуту в 60 раз больше — 18 миллионов километров. Значит, за час он пройдет 1 миллиард 80 миллионов километров! (Вот мы и узнали, чему равен «световой час»! А заодно подсчитали скорость света в км/ч!)

1 световой год в километрах

Теперь, чтобы подсчитать, сколько километров в световом году, нам надо узнать, сколько в году часов. В сутках 24 часа, а в году 365,25 суток (каждый четвертый год — високосный). Следовательно, в году 24 × 365,25 = 8766 часов. (На самом деле чуть меньше, 8760 часов. Просто мы взяли грубое число суток в году.)

Читайте также:  Ветонит клей для плитки и керамогранита

Итак, чтобы найти, чему равен 1 световой год в километрах, нам надо скорость света в км/ч умножить на количество часов в году. Получается 9461 миллиард километров. Итак, 1 световой год равен 9,46 триллионов километров!

Какое-то сумасшедшее число!

Если бы магазин находился на таком расстоянии от вашего дома, то, двигаясь с привычной скоростью 3 км/ч, вы шли бы до него 360 миллионов лет… Долго получается, не правда ли?

Лучше поехать на машине. Двигаясь со скоростью 100 км/ч, автомобиль преодолеет расстояние в световой год за 10 миллионов 800 тысяч лет. Тоже не вариант. Значит, нужен самолет! Обычный пассажирский самолет пролетит световой год «всего лишь» за 1 миллион лет.

Может быть, поможет ракета? Космонавты летают вокруг Земли со скоростью около 8 км/с или 28800 км/ч. Даже с такой скоростью им потребуется 37500 лет, чтобы добраться до магазина.

Сколько световых лет от Солнца до Земли?

Теперь давайте решим обратную задачу — посчитаем расстояние от Солнца до Земли в световых годах. Для этого расстояние от Солнца до Земли в километрах разделим на длину светового года. Среднее расстояние до Солнца (она же астрономическая единица) равно 150 миллиона км, световой год равен 9,46 триллиона км. Делим первой на второе, получаем 0,000016.

Итак, расстояние от Солнца до Земли равно 0,000016 световых лет. Или… 8 световых минут.

Сколько световых лет от Земли до Луны?

Луна находится гораздо ближе Солнца, среднее расстояние до нашего спутника 384000 км или чуть больше световой секунды. Сколько это в световых годах? Делим 384 тысячи км на длину светового года в км (все те же 9,46 триллиона км) и получаем число 0,000000041 световых лет. (Я мог ошибиться, пересчитайте, если не верите.)

Ясно, что расстояние до Луны измерять в световых годах глупо. Но тогда встает вопрос:

Зачем нужны световые годы?

Ответ прост: чтобы измерять расстояния за пределами Солнечной системы!

  • Ближайшая звезда к Солнцу, Про́ксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года. То есть свету нужно путешествовать 4,2 года, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Проксимы.
  • Большинство звезд, которые мы видим на небе ясной ночью, находятся от нас на расстоянии в десятки и сотни световых лет!
  • Звезда Денеб в Летнем треугольнике находится от нас на расстоянии 2500 световых лет.
  • До центра нашей галактики (она называется Млечный Путь) — 30000 световых лет.
  • Диаметр Млечного Пути — 100000 световых лет.
  • До ближайшей крупной спиральной галактики, Туманности Андромеды — 2,5 миллиона световых лет.
  • От Земли до центра крупного скопления галактик в созвездии Девы — 65 миллионов световых лет.
  • До ближайших квазаров — 3 миллиарда световых лет.
  • Наконец, до края наблюдаемой Вселенной — почти 14 миллиардов световых лет.

Попробуйте-ка пересчитать эти расстояния на километры! Не хочется? Вот и астрономы не хотят считать.

PS. Что и говорить, на машине такие пространства не объедешь…

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector