1 световой год: что это такое и чему равен в километрах

Как давно определили скорость света

В 17 веке ученые пытались определить скорость света. Ранее 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 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.

Земной год

Земной год — это расстояние, которое Земля проходит за один год. С учетом всех расчетов один световой год равен 63,242 земных года. Этот рисунок относится именно к планете Земля, для других, например, Марса или Юпитера, они будут совершенно другими. Световой год — это расстояние от объекта в одном небесном теле до другого. Цифры световых лет и земных лет настолько разные, даже если они означают расстояние.

Интересный факт о природе вселенной

Звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона должна взорваться в ближайшем будущем (фактически, через несколько столетий).

Бетельгейзе находится между 495 и 640 световыми годами от нас.
Если он взорвется в это время, жители Земли увидят этот взрыв только через 500-600 лет.

Чему равен 1 световой год в километрах

За основу расчета было взято 365 дней. Если вы вычислите дневное значение в секундах, вы получите 86400 секунд. А всего за эти дни их будет 31 557 600 человек.

Мы подсчитали, как далеко проходит луч света за одну секунду. Умножив это на 31 557 600, мы получим чуть более 9,4 триллиона. Это световой год в километрах. Именно на это расстояние луч света пройдет в вакууме за 365 дней. Он будет делать это, кружась по орбите Земли без влияния гравитационных полей.

Примеры некоторых расстояний, рассчитанных подобным образом

• Луч света преодолевает расстояние от Земли до Луны за 1 минуту 3 секунды;
• Через 100 000 из этих лет можно определить диаметр нашего галактического диска;
• Расстояние в световых часах от Солнца до Плутона — 5,25 часа;
• Луч от Земли достигнет Галактики Андромеды за 2 500 000 световых лет и звезды Проксима Центавра всего за 4;
• Солнечный свет достигает нашей планеты за 8,20 минут;
• Центр нашей Галактики находится на расстоянии 26 тысяч световых лет от Солнца;
• Скопление Девы расположено на расстоянии примерно 58 000 000 лет от нашей планеты;
• Скопления галактик в диаметре измеряются десятками миллионов таких лет;
• Максимальное расстояние, измеренное от Земли до края видимой Вселенной, составило 45 миллиардов световых лет.

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.

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. Представления о световых годах и земных годах 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.

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 на расстоянии 2500 световых лет от нас.
• 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.

Световой год — это мера расстояния

Первое, что необходимо четко понять, это то, что световой год — это не мера времени, а мера расстояния в астрономии, как метр или километр, миля или аршин в обычной жизни. Чтобы понять это, вспомните, как можно измерить расстояние, если вы не можете сделать это напрямую, с помощью линейки или циркуля?

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

А теперь представьте, что вы пошли в магазин, который находится ровно в трех километрах от вас. И вы ехали ровно 3 км / ч. Вопрос: Сколько времени вам потребуется, чтобы добраться до магазина? Очевидно, ровно за час! Таким образом, можно сказать, что расстояние от магазина составляет 3 км, и можно сказать, что это равно 1 «человеческому часу».

Но в «человеческих часах» никто не измеряет расстояние, потому что все мы ходим с разной скоростью. И даже человек ходит иначе: опаздывая на троллейбус, он почти бежит, а в парке ходит спокойно. Это означает, что время t преодоления расстояния от магазина всегда будет разным.

Но что, если скорость движущегося тела всегда постоянна? Независимо от того, куда, в каком направлении он идет и при каких обстоятельствах производятся измерения? Таким образом, очевидно, что расстояние можно измерить, используя время его движения, потому что в этом случае v в формуле постоянно, а s зависит только от t.

Скорость света

Есть такой объект, и он легкий! Как известно, скорость света в вакууме постоянна и равна 299 000 792 км / с и 458 метрам в секунду, или, округляя в большую сторону, 300 000 км / с.

То есть за 1 секунду луч света проходит 300 000 километров! Неплохо, правда? Если мы научимся каким-то образом измерять точное время, в течение которого свет проходит расстояние до объекта, то мы также будем знать расстояние до него!

Как это сделать? Ну, например, мы можем взять мощный лазер и направить его на Луну. Луч лазера достигнет Луны, часть света отразится от ее поверхности и полетит в противоположном направлении. В тот момент, когда он вернется на Землю и попадет в наши глаза, мы увидим яркое пятно на Луне. Если мы точно измерим временной интервал между включением лазера и появлением пятна на поверхности Луны и умножим это время на скорость света, мы узнаем расстояние, которое лазер прошел до Луны и обратно. Разделите это расстояние пополам и узнайте расстояние до Луны!

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

Так астрономы 20-го века измерили многие расстояния в Солнечной системе. Например, они провели радар на Венеру: они послали радиосигнал на планету и ждали его возвращения. Радиоволны движутся со скоростью света, ученые очень тщательно измерили время возвращения, а затем по формуле s = v × t вычислили расстояние между Землей и планетой Венера. Теперь мы знаем, что в нескольких метрах.

Опять же, почему расстояние можно измерить с помощью света? Потому что скорость света в вакууме постоянна! (Его следует добавить сюда в инерциальной системе отсчета, но пока не будем усложнять.) В отличие от скорости людей, машин и ракет.

Масштабы

• Предположим, современный космический аппарат покидает Солнечную систему с третьей космической скоростью (≈ 16,7 км / с). Он покроет свой первый световой год за 18 000 лет!
• она пройдет 4,36 световых года до ближайшей звездной системы (Альфа Центавра) примерно за 78000 лет!
• Наша галактика Млечный Путь, диаметр которой составляет около 100 000 световых лет, будет охватывать 1 миллиард 780 миллионов лет.

Млечный Путь и наша галактика.

Видео

Световой год — сколько это земных лет?

Сколько земных лет в световом году? Довольно странный вопрос, но иногда он возникает. Световой год — это мера расстояния, как написано выше, а земной год — мера времени. Поэтому ответ на вопрос, сколько земных лет в световом году, будет — ни одного

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 измеряются «всего» в миллионах и миллиардах 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 находится на расстоянии 1300 световых лет от нас, а центр Галактики — на расстоянии 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 нормально 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.