Dana 22. februara 2017. NASA je objavila da je oko jedne zvijezde TRAPPIST-1 pronađeno 7 egzoplaneta. Tri od njih su u rasponu udaljenosti od zvijezde gdje planeta može imati tečnu vodu, a voda je ključni uslov za život. Takođe se navodi da se ovaj zvjezdani sistem nalazi na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina od Zemlje.
Ova poruka je podigla veliku buku u medijima, nekima se čak činilo da je čovječanstvo na korak od izgradnje novih naselja u blizini nove zvijezde, ali nije tako. Ali 40 svjetlosnih godina je mnogo, to je PUNO, previše je kilometara, odnosno, ovo je monstruozno kolosalna udaljenost!
Iz kursa fizike poznata je treća kosmička brzina - to je brzina koju tijelo mora imati na površini Zemlje da bi izašlo izvan Sunčevog sistema. Vrijednost ove brzine je 16,65 km/s. Obične letjelice u orbiti kreću brzinom od 7,9 km/s i kruže oko Zemlje. U principu, brzina od 16-20 km/s je prilično pristupačna za moderne zemaljske tehnologije, ali ne više!
Čovječanstvo još nije naučilo kako da ubrza svemirske brodove brže od 20 km/s.
Izračunajmo koliko će godina biti potrebno da zvjezdani brod koji leti brzinom od 20 km/s savlada 40 svjetlosnih godina i stigne do zvijezde TRAPPIST-1.
Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju snop svjetlosti pređe u vakuumu, a brzina svjetlosti je približno 300.000 km/sec.
Svemirska letjelica koju je napravio čovjek leti brzinom od 20 km/s, odnosno 15.000 puta sporije od brzine svjetlosti. Takav brod će savladati 40 svjetlosnih godina za vrijeme jednako 40*15000=600000 godina!
Zemljani brod (sa trenutnim nivoom tehnologije) će doletjeti do zvijezde TRAPPIST-1 za oko 600 hiljada godina! Homo sapiens postoji na Zemlji (prema naučnicima) tek 35-40 hiljada godina, a ovde čak 600 hiljada godina!
U bliskoj budućnosti tehnologija neće dozvoliti osobi da stigne do zvijezde TRAPPIST-1. Čak i perspektivni motori (jonski, fotonski, svemirska jedra, itd.), koji nisu u zemaljskoj stvarnosti, mogu se procijeniti da ubrzavaju brod do brzine od 10.000 km/s, što znači da je vrijeme leta do sistema TRAPPIST-1 biće smanjen na 120 godina. Ovo je već manje-više prihvatljivo vrijeme za letenje uz pomoć suspendirane animacije ili za nekoliko generacija migranata, ali danas su svi ti motori fantastični.
Čak su i najbliže zvijezde još uvijek predaleko od ljudi, predaleko, a da ne spominjemo zvijezde naše Galaksije ili druge galaksije.
Prečnik naše galaksije Mliječni put je otprilike 100 hiljada svjetlosnih godina, odnosno put od kraja do kraja za moderni zemaljski brod će biti 1,5 milijardi godina! Nauka sugerira da je naša Zemlja stara 4,5 milijardi godina, a višećelijski život oko 2 milijarde godina. Udaljenost do nama najbliže galaksije - magline Andromeda - je 2,5 miliona svjetlosnih godina od Zemlje - kakve monstruozne udaljenosti!
Kao što vidite, od svih ljudi koji danas žive, niko nikada neće kročiti na zemlju planete blizu druge zvezde.
Na ovaj ili onaj način, u svakodnevnom životu mjerimo udaljenosti: do najbližeg supermarketa, do kuće rođaka u drugom gradu, itd. Međutim, kada je u pitanju ogromno prostranstvo prostora, ispostavlja se da je korištenje poznatih vrijednosti poput kilometara krajnje iracionalno. I poenta ovdje nije samo u teškoći percipiranja rezultirajućih gigantskih vrijednosti, već i u broju cifara u njima. Čak i pisanje tolikog broja nula postaće problem. Na primjer, najkraća udaljenost od Marsa do Zemlje je 55,7 miliona kilometara. Šest nula! Ali crvena planeta je jedan od naših najbližih susjeda na nebu. Kako koristiti glomazne brojeve koji će se dobiti pri izračunavanju udaljenosti čak i do najbližih zvijezda? I upravo sada nam je potrebna takva vrijednost kao svjetlosna godina. Koliko je on? Hajde sada da shvatimo.
Pojam svjetlosne godine također je usko povezan s relativističkom fizikom, u kojoj je bliska povezanost i međusobna zavisnost prostora i vremena uspostavljena početkom 20. stoljeća, kada su se urušili postulati Njutnove mehanike. Prije ove vrijednosti udaljenosti, veće jedinice u sistemu
formirane su prilično jednostavno: svaka naredna je bila skup jedinica manjeg reda (centimetri, metri, kilometri i tako dalje). U slučaju svjetlosne godine, udaljenost je bila vezana za vrijeme. Moderna nauka zna da je brzina svjetlosti u vakuumu konstantna. Štaviše, to je maksimalna brzina u prirodi dozvoljena u modernoj relativističkoj fizici. Upravo su te ideje bile osnova novog značenja. Svjetlosna godina jednaka je udaljenosti koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj zemaljskoj kalendarskoj godini. U kilometrima, ovo je otprilike 9,46 * 10 15 kilometara. Zanimljivo je da do najbližeg mjeseca foton pređe udaljenost za 1,3 sekunde. Do Sunca - oko osam minuta. Ali do sledećih najbližih zvezda, Alfe, i to već oko četiri svetlosne godine.
Samo fantastična udaljenost. U astrofizici postoji još veća mera prostora. Svjetlosna godina je otprilike jedna trećina parseka, što je još veća jedinica mjere za međuzvjezdane udaljenosti.
Brzina širenja svjetlosti u različitim uvjetima
Inače, postoji i takva karakteristika da se fotoni mogu širiti različitim brzinama u različitim okruženjima. Već znamo koliko brzo lete u vakuumu. A kada kažu da je svjetlosna godina jednaka udaljenosti koju svjetlost prijeđe za godinu dana, misle upravo na prazan svemir. Međutim, zanimljivo je primijetiti da u drugim uvjetima brzina svjetlosti može biti manja. Na primjer, u zraku se fotoni raspršuju nešto manjom brzinom nego u vakuumu. Kojim - zavisi od specifičnog stanja atmosfere. Tako bi u mediju ispunjenom gasom svjetlosna godina bila nešto manja. Međutim, ne bi se bitno razlikovao od prihvaćenog.
Sigurno, čuvši u nekom fantastičnom akcionom filmu izraz a la „20 na Tatooine svjetlosne godine“, mnogi su postavljali legitimna pitanja. Navest ću neke od njih:
Nije li godina pravo vrijeme?
Onda šta je svjetlosna godina?
Koliko kilometara ima?
Koliko će to trajati svjetlosna godina svemirski brod sa zemlja?
Odlučio sam da današnji članak posvetim objašnjavanju značenja ove mjerne jedinice, upoređujući je s našim uobičajenim kilometrima i demonstrirajući skale koje Univerzum.
Virtual Racer.
Zamislite da osoba, kršeći sva pravila, juri autoputem brzinom od 250 km / h. Za dva sata će savladati 500 km, a za četiri - čak 1000. Osim ako se, naravno, pri tome ne sruši...
Čini se da je to brzina! Ali da bi oplovio cijeli svijet (≈ 40.000 km), našem će jahaču trebati 40 puta više vremena. A ovo je već 4 x 40 = 160 sati. Ili skoro cijelu sedmicu neprekidne vožnje!
Na kraju, međutim, nećemo reći da je prešao 40.000.000 metara. Pošto nas je lijenost oduvijek tjerala da izmišljamo i koristimo kraće alternativne mjerne jedinice.
Limit.
Iz školskog kursa fizike svi bi trebali znati da je najbrži jahač Univerzum- svjetlo. Za jednu sekundu njegov snop pređe udaljenost od približno 300.000 km, a globus će tako obići za 0,134 sekunde. To je 4,298,507 puta brže od našeg virtuelnog trkača!
Od zemlja prije Mjesec svjetlost dostiže u prosjeku za 1,25 s, do sunce njegov snop će pojuriti za nešto više od 8 minuta.
Kolosalno, zar ne? Ali postojanje brzina većih od brzine svjetlosti još nije dokazano. Stoga je naučni svijet odlučio da bi bilo logično mjeriti kosmičke razmjere u jedinicama koje radio val prođe u određenim vremenskim intervalima (što je svjetlost, posebno).
Udaljenosti.
dakle, svjetlosna godina- ništa više od udaljenosti koju zraka svjetlosti savlada za godinu dana. Na međuzvjezdanim skalama, korištenje jedinica udaljenosti manjih od ove nema puno smisla. A ipak jesu. Evo njihovih približnih vrijednosti:
1 svjetlosna sekunda ≈ 300.000 km;
1 svjetlosna minuta ≈ 18.000.000 km;
1 svjetlosni sat ≈ 1.080.000.000 km;
1 svjetlosni dan ≈ 26.000.000.000 km;
1 svjetlosna sedmica ≈ 181.000.000.000 km;
1 svjetlosni mjesec ≈ 790.000.000.000 km.
A sada, da shvatite odakle dolaze brojevi, hajde da izračunamo čemu je jedan jednak svjetlosna godina.
Postoji 365 dana u godini, 24 sata u danu, 60 minuta u satu i 60 sekundi u minuti. Dakle, godina se sastoji od 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekundi. Svjetlost pređe 300.000 km u jednoj sekundi. Shodno tome, za godinu dana će njegov snop preći put od 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.
Ovaj broj glasi ovako: DEVET TRILIJUNA, ČETIRSTO ŠEZDESET MILIJARDI I OSAMSTO MILIONA kilometara.
Naravno, tačna vrijednost svjetlosna godina malo drugačije od onoga što smo izračunali. Ali pri opisivanju udaljenosti do zvijezda u popularnim naučnim člancima, u principu, najveća preciznost nije potrebna, a sto ili dva miliona kilometara ovdje neće igrati posebnu ulogu.
Sada nastavimo naše misaone eksperimente...
Vage.
Pretpostavimo moderno svemirski brod listovi Solarni sistem sa trećom svemirskom brzinom (≈ 16,7 km/s). Prvo svjetlosna godina on će savladati za 18.000 godina!
4,36 svjetlosne godine do našeg najbližeg zvezdanog sistema ( Alpha Centauri, pogledajte sliku na početku) prevladat će za oko 78 hiljada godina!
Naš galaksije Mliječni put, koji ima prečnik od približno 100.000 svjetlosne godine, preći će za 1 milijardu 780 miliona godina.
Kao što znate, za mjerenje udaljenosti od Sunca do planeta, kao i između planeta, naučnici su smislili astronomsku jedinicu. Šta je svjetlosna godina?
Prije svega, treba napomenuti da je svjetlosna godina također mjerna jedinica usvojena u astronomiji, ali ne za vrijeme (kako se može činiti, sudeći po značenju riječi "godina"), već za udaljenost.
Šta je svjetlosna godina
Kada su naučnici uspjeli izračunati udaljenosti do najbližih zvijezda, postalo je očigledno da je u zvjezdanom svijetu astronomska jedinica nezgodna za korištenje. Recimo za početak da je udaljenost od Sunca do najbliže zvijezde oko 4,5 svjetlosne godine. To znači da svjetlost od našeg Sunca do najbliže zvijezde (ona se inače zove Proxima Centauri) leti 4,5 godine! Kolika je ova udaljenost? Nećemo nikome dosaditi matematikom, samo ćemo napomenuti da u sekundi čestice svjetlosti prelete 300.000 kilometara. Odnosno, ako pošaljete signal baterijskom lampom prema Mjesecu, ovo svjetlo će se tamo vidjeti za manje od sekunde i po. Svetlost putuje od Sunca do Zemlje za 8,5 minuta. I koliko onda zraci svjetlosti prolete za godinu dana?
Recimo samo: svjetlosna godina je oko 10 triliona kilometara(trilion je jedan iza kojeg slijedi dvanaest nula). Tačnije, 9.460.730.472.581 kilometara. Ako se preračuna u astronomske jedinice, onda će to biti otprilike 67 000. I to samo do najbliže zvijezde!
Jasno je da u svijetu zvijezda i galaksija astronomska jedinica nije pogodna za mjerenja. Lakše je raditi u proračunima sa svjetlosnim godinama.
Primjenjivost u zvjezdanom svijetu
Na primjer, udaljenost od Zemlje do najsjajnije zvijezde na nebu, Sirijusa, iznosi 8 svjetlosnih godina. A udaljenost od Sunca do Sjevernjače je oko 600 svjetlosnih godina. Odnosno, svetlost od nas tamo dolazi 600 godina. To će biti otprilike 40 miliona astronomskih jedinica. Poređenja radi, ističemo da je veličina (prečnik) naše galaksije - Mliječnog puta - oko 100.000 svjetlosnih godina. Naš najbliži susjed, spiralna galaksija zvana Andromedina maglina, udaljena je 2,52 miliona svjetlosnih godina od Zemlje. Vrlo je nezgodno to iznositi u astronomskim jedinicama. Ali postoje objekti u svemiru koji su od nas udaljeni 15 milijardi svjetlosnih godina. Dakle, radijus vidljivog univerzuma iznosi 13,77 milijardi svjetlosnih godina. A puni Univerzum, kao što znate, proteže se izvan vidljivog dijela.
Usput, prečnik vidljivog svemira uopće nije 2 puta veći od radijusa, kako bi se moglo misliti. Poenta je da se prostor vremenom širi. Ti udaljeni objekti koji su emitirali svjetlost prije 13,77 milijardi godina odletjeli su još dalje od nas. Danas su udaljeni više od 46,5 milijardi svjetlosnih godina. Udvostručivši to, dobijamo 93 milijarde svjetlosnih godina. Ovo je pravi prečnik vidljivog univerzuma. Dakle, veličina dijela svemira koji se posmatra (a koji se još naziva i Metagalaksija) se stalno povećava.
Takve udaljenosti nema smisla mjeriti u kilometrima ili astronomskim jedinicama. Da budem iskren, ni svjetlosne godine se ovdje ne uklapaju. Ali ljudi još nisu smislili ništa bolje. Brojke su toliko ogromne da ih samo kompjuter može nositi.
Definicija i suština svjetlosne godine
dakle, svjetlosna godina (st. g.) je jedinica za dužinu, a ne vrijeme, što je razdaljina koju pređe sunčeva zraka u godini, odnosno za 365 dana. Ova mjerna jedinica je vrlo zgodna zbog svoje jasnoće. Omogućava vam da odgovorite na pitanje nakon kojeg vremenskog perioda možete očekivati odgovor ako pošaljete elektromagnetnu poruku određenoj zvijezdi. A ako je ovaj period predug (na primjer, hiljadu godina), onda nema smisla u takvim radnjama.
Upravo se ova definicija preporučuje za upotrebu u naučno-popularnoj literaturi. U stručnoj literaturi, parseci i višekratnici jedinica (kilo- i megaparseci) se obično koriste za izražavanje velikih udaljenosti umjesto svjetlosne godine.
Ranije (do 1984.), svjetlosna godina je bila udaljenost koju je svjetlost prešla u jednoj tropskoj godini, a odnosila se na epohu 1900.0. Nova definicija razlikuje se od stare za oko 0,002%. Budući da se ova jedinica udaljenosti ne koristi za visoko precizna mjerenja, ne postoji praktična razlika između stare i nove definicije.
Numeričke vrijednosti
Svjetlosna godina je:
- 9 460 730 472 580 800 metara (približno 9,5 petametara)
Povezane jedinice
Sljedeće jedinice se koriste prilično rijetko, obično samo u popularnim publikacijama:
- 1 svjetlosna sekunda = 299,792,458 km (tačno)
- 1 svjetlosna minuta ≈ 18 miliona km
- 1 svjetlosni sat ≈ 1079 miliona km
- 1 svjetlosni dan ≈ 26 milijardi km
- 1 svjetlosna sedmica ≈ 181 milijarda km
- 1 svjetlosni mjesec ≈ 790 milijardi km
Udaljenost u svjetlosnim godinama
Svjetlosna godina je pogodna za kvalitativno predstavljanje skala udaljenosti u astronomiji.
| Scale | Vrijednost (st. godine) | Opis |
|---|---|---|
| Sekunde | 4 10 −8 | Prosječna udaljenost do Mjeseca je otprilike 380.000 km. To znači da je potrebno oko 1,3 sekunde da snop svjetlosti emitovan sa površine Zemlje stigne do površine Mjeseca. |
| minuta | 1,6 10 −5 | Jedna astronomska jedinica jednaka je otprilike 150 miliona kilometara. Dakle, svjetlost putuje od Sunca do Zemlje za oko 500 sekundi (8 minuta 20 sekundi). |
| Gledaj | 0,0006 | Prosječna udaljenost od Sunca do Plutona je otprilike 5 svjetlosnih sati. |
| 0,0016 | Aparati serije "Pionir" i "Voyager" koji lete van Sunčevog sistema, oko 30 godina nakon lansiranja, povukli su se na udaljenosti od oko sto astronomskih jedinica od Sunca, a njihovo vreme odziva na zahteve sa Zemlje je približno jednako 14 sati. . | |
| Godina | 1,6 | Unutrašnja ivica hipotetičkog Oortovog oblaka nalazi se na 50.000 AJ. e. od Sunca, a spoljašnji - 100.000 a. e. Da bi se prešla udaljenost od Sunca do spoljne ivice oblaka, svetlosti će biti potrebno oko godinu i po. |
| 2,0 | Maksimalni radijus područja gravitacionog uticaja Sunca ("Hill's Spheres") je približno 125.000 a.u. e. | |
| 4,22 | Nama najbliža zvijezda (ne računajući Sunce), Proxima Centauri, nalazi se na udaljenosti od 4,22 sv. godine . | |
| Milenijum | 26 000 | Centar naše galaksije udaljen je otprilike 26.000 svjetlosnih godina od Sunca. |
| 100 000 | Prečnik diska naše galaksije je 100.000 svetlosnih godina. | |
| Milioni godina | 2,5 10 6 | Najbliža spiralna galaksija M31, poznata galaksija Andromeda, udaljena je 2,5 miliona svjetlosnih godina. |
| 3,14 10 6 | Galaksija Triangulum (M33) nalazi se na udaljenosti od 3,14 miliona svjetlosnih godina i najudaljeniji je stacionarni objekat vidljiv golim okom. | |
| 5,9 10 7 | Najbliže jato galaksija, jato Djevica, udaljeno je 59 miliona svjetlosnih godina. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Gravitaciona anomalija "Veliki atraktor" nalazi se na udaljenosti od 150-250 miliona svjetlosnih godina od nas. | |
| Milijarde godina | 1,2 10 9 | Veliki zid Sloan je jedna od najvećih formacija u svemiru, njegove dimenzije su oko 350 Mpc. Da bi ga svetlost savladala od kraja do kraja, biće potrebno oko milijardu godina. |
| 1,4 10 10 | Veličina uzročno povezane regije svemira. Izračunato od starosti svemira i najveća brzina prijenos informacija - brzina svjetlosti. | |
| 4,57 10 10 | Udaljenost od Zemlje do ruba vidljivog svemira u bilo kojem smjeru; pokretni radijus opservabilnog Univerzuma (u okviru standardnog Lambda-CDM kosmološkog modela). |
Galaktičke skale udaljenosti
- Astronomska jedinica sa dobrom preciznošću jednaka je 500 svetlosnih sekundi, odnosno svetlost putuje od Sunca do Zemlje za oko 500 sekundi.
vidi takođe
Linkovi
- Internacionalna Organizacija za Standardizaciju. 9.2 Mjerne jedinice
Bilješke
Wikimedia Foundation. 2010 .
Pogledajte šta je "svetlosna godina" u drugim rečnicima:
Vansistemska jedinica dužine koja se koristi u astronomiji; 1 S. g. je jednako udaljenosti koju svjetlost prijeđe za 1 godinu. 1 S. g. \u003d 0,3068 parsec \u003d 9,4605 1015 m. Fizički enciklopedijski rječnik. Moskva: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov ... ... Physical Encyclopedia
SVJETLOSNA GODINA, jedinica astronomske udaljenosti, jednaka udaljenosti koju svjetlost pređe na otvorenom prostoru ili u VAKUUMU u jednoj tropskoj godini. Jedna svjetlosna godina je jednaka 9,46071012 km... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik
SVJETLOSNA GODINA, jedinica za dužinu koja se koristi u astronomiji: put koji svjetlost pređe za 1 godinu, tj. 9.466?1012 km. Udaljenost do najbliže zvijezde (Proxima Centauri) je otprilike 4,3 svjetlosne godine. Najudaljenije zvijezde u Galaksiji nalaze se na ... ... Moderna enciklopedija
Jedinica za međuzvjezdane udaljenosti; put koji svjetlost pređe za godinu dana, tj. 9,46 × 1012 km ... Veliki enciklopedijski rječnik
Svjetlosna godina- SVJETLOSNA GODINA, jedinica za dužinu koja se koristi u astronomiji: put koji svjetlost pređe za 1 godinu, tj. 9.466´1012 km. Udaljenost do najbliže zvijezde (Proxima Centauri) je otprilike 4,3 svjetlosne godine. Najudaljenije zvijezde u Galaksiji nalaze se na ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik
Nesistemska jedinica dužine koja se koristi u astronomiji. 1 svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost prijeđe za 1 godinu. 1 svjetlosna godina je jednaka 9,4605E+12 km = 0,307 kom... Astronomski rječnik
Jedinica za međuzvjezdane udaljenosti; put koji svjetlost pređe za godinu dana, odnosno 9,46 1012 km. * * * SVJETLA GODINA SVJETLA GODINA, jedinica za međuzvjezdanu udaljenost; put koji svjetlost pređe za godinu dana, tj. 9,46x1012 km... enciklopedijski rječnik
Svjetlosna godina- jedinica za rastojanje jednaka putu koji pređe svetlost u jednoj godini. Svjetlosna godina je 0,3 parseka... Koncepti savremene prirodne nauke. Pojmovnik osnovnih pojmova