Il 22 febbraio 2017, la NASA ha annunciato che erano stati trovati 7 esopianeti attorno alla stella singola TRAPPIST-1. Tre di essi si trovano nell'intervallo di distanze dalla stella in cui il pianeta può avere acqua liquida, e l'acqua è una condizione chiave per la vita. È stato inoltre riferito che questo sistema stellare si trova a una distanza di 40 anni luce dalla Terra.
Questo messaggio ha fatto molto rumore nei media, ad alcuni sembrava addirittura che l'umanità fosse a un passo dalla costruzione di nuovi insediamenti vicino a una nuova stella, ma non è così. Ma 40 anni luce sono tanti, sono MOLTI, sono troppi chilometri, cioè questa è una distanza mostruosamente colossale!
Dal corso della fisica, è nota la terza velocità cosmica: questa è la velocità che un corpo deve avere sulla superficie della Terra per andare oltre il sistema solare. Il valore di questa velocità è 16,65 km/s. I normali veicoli spaziali orbitanti partono a una velocità di 7,9 km/sec e orbitano attorno alla Terra. In linea di principio, una velocità di 16-20 km/s è abbastanza alla portata delle moderne tecnologie terrene, ma non di più!
L'umanità non ha ancora imparato come accelerare le astronavi a una velocità superiore a 20 km/sec.
Calcoliamo quanti anni impiegherà un'astronave che vola alla velocità di 20 km/s per superare i 40 anni luce e raggiungere la stella TRAPPIST-1.
Un anno luce è la distanza percorsa da un raggio di luce nel vuoto e la velocità della luce è di circa 300.000 km/sec.
Una navicella spaziale costruita dall’uomo vola a una velocità di 20 km/sec, cioè 15.000 volte più lenta della velocità della luce. Una nave del genere supererà i 40 anni luce in un tempo pari a 40*15000=600000 anni!
Una nave terrestre (con l'attuale livello di tecnologia) volerà verso la stella TRAPPIST-1 tra circa 600mila anni! L'Homo sapiens esiste sulla Terra (secondo gli scienziati) solo da 35-40 mila anni, e qui fino a 600 mila anni!
Nel prossimo futuro, la tecnologia non consentirà a una persona di raggiungere la stella TRAPPIST-1. Si può stimare che anche i motori promettenti (ioni, fotoni, vele spaziali, ecc.), che non sono nella realtà terrena, accelerino la nave a una velocità di 10.000 km / s, il che significa che il tempo di volo verso il sistema TRAPPIST-1 sarà ridotto a 120 anni. Questo è già un momento più o meno accettabile per volare con l'ausilio dell'animazione sospesa o per diverse generazioni di migranti, ma oggi tutti questi motori sono fantastici.
Anche le stelle più vicine sono ancora troppo lontane dalle persone, troppo lontane, per non parlare delle stelle della nostra Galassia o di altre galassie.
Il diametro della nostra galassia, la Via Lattea, è di circa 100mila anni luce, ovvero il percorso da un capo all'altro per una moderna nave terrestre sarà di 1,5 miliardi di anni! La scienza suggerisce che la nostra Terra ha 4,5 miliardi di anni e che la vita multicellulare ha circa 2 miliardi di anni. La distanza dalla galassia più vicina a noi, la Nebulosa di Andromeda, è di 2,5 milioni di anni luce dalla Terra: che distanze mostruose!
Come puoi vedere, tra tutte le persone che vivono oggi, nessuno metterà mai piede sulla terra di un pianeta vicino a un'altra stella.
In un modo o nell'altro, nella nostra vita quotidiana misuriamo le distanze: al supermercato più vicino, alla casa di parenti in un'altra città, e così via. Tuttavia, quando si tratta della vasta distesa dello spazio, si scopre che l’uso di valori familiari come i chilometri è estremamente irrazionale. E il punto qui non è solo la difficoltà di percepire i valori giganteschi risultanti, ma il numero di cifre in essi contenuti. Anche scrivere così tanti zeri diventerà un problema. Ad esempio, la distanza più breve tra Marte e la Terra è di 55,7 milioni di chilometri. Sei zeri! Ma il pianeta rosso è uno dei nostri vicini più prossimi nel cielo. Come utilizzare i numeri ingombranti che si otterranno calcolando la distanza anche dalle stelle più vicine? E in questo momento abbiamo bisogno di un valore come un anno luce. Quanto costa? Ora scopriamolo.
Il concetto di anno luce è anche strettamente correlato alla fisica relativistica, in cui la stretta connessione e la mutua dipendenza di spazio e tempo fu stabilita all'inizio del XX secolo, quando i postulati della meccanica newtoniana crollarono. Prima di questo valore di distanza, le unità più grandi nel sistema
si formarono in modo abbastanza semplice: ciascuno successivo era un insieme di unità di ordine più piccolo (centimetri, metri, chilometri e così via). Nel caso dell'anno luce la distanza era legata al tempo. La scienza moderna sa che la velocità della luce nel vuoto è costante. Inoltre, è la velocità massima consentita in natura dalla moderna fisica relativistica. Furono queste idee a costituire la base del nuovo significato. Un anno luce è uguale alla distanza percorsa da un raggio di luce in un anno solare terrestre. In chilometri, corrisponde a circa 9,46 * 10 15 chilometri. È interessante notare che un fotone percorre la distanza fino alla luna più vicina in 1,3 secondi. Al sole: circa otto minuti. Ma fino alla stella più vicina, Alpha, e già a circa quattro anni luce.
Una distanza semplicemente fantastica. In astrofisica esiste una misura dello spazio ancora più grande. Un anno luce è circa un terzo di parsec, un’unità di misura ancora più grande per le distanze interstellari.
La velocità di propagazione della luce in diverse condizioni
A proposito, esiste anche una caratteristica tale che i fotoni possono propagarsi a velocità diverse in ambienti diversi. Sappiamo già quanto velocemente volano nel vuoto. E quando dicono che un anno luce è uguale alla distanza percorsa dalla luce in un anno, intendono proprio lo spazio vuoto. Tuttavia è interessante notare che in altre condizioni la velocità della luce potrebbe essere inferiore. Ad esempio, nell'aria, i fotoni si diffondono a una velocità leggermente inferiore rispetto al vuoto. Con quale - dipende dallo stato specifico dell'atmosfera. Pertanto, in un mezzo pieno di gas, un anno luce sarebbe leggermente più piccolo. Tuttavia, non differirebbe in modo significativo da quello accettato.
Sicuramente, avendo sentito in qualche fantastico film d'azione l'espressione alla “20 to Tatooine”. anni luce”, molti hanno posto domande legittime. Ne nominerò alcuni:
Un anno non è una volta?
Allora cos'è anno luce?
Quanti chilometri ha?
Quanto tempo ci vorrà anno luce nave spaziale con Terra?
Ho deciso di dedicare l'articolo di oggi a spiegare il significato di questa unità di misura, confrontandola con i nostri consueti chilometri e dimostrando le scale che Universo.
Corridore virtuale.
Immagina una persona che, violando tutte le regole, corre lungo l'autostrada a una velocità di 250 km / h. In due ore supererà 500 km e in quattro - fino a 1000. A meno che, ovviamente, non si schianti nel processo ...
Sembrerebbe che questa sia la velocità! Ma per circumnavigare l’intero globo (≈ 40.000 km), il nostro ciclista avrà bisogno di 40 volte di più. E questo è già 4 x 40 = 160 ore. O quasi un'intera settimana di guida continua!
Alla fine, però, non diremo che ha percorso 40.000.000 di metri. Poiché la pigrizia ci ha sempre costretto a inventare e utilizzare unità di misura alternative più brevi.
Limite.
Da un corso di fisica a scuola, tutti dovrebbero sapere che il pilota più veloce in circolazione universo- leggero. In un secondo, il suo raggio copre una distanza di circa 300.000 km, e il globo, quindi, compirà un giro completo in 0,134 secondi. È 4.298.507 volte più veloce del nostro pilota virtuale!
Da Terra Prima Luna la luce arriva in media in 1,25 s, fino a sole il suo raggio si sprigionerà in poco più di 8 minuti.
Colossale, non è vero? Ma l’esistenza di velocità superiori a quella della luce non è stata ancora dimostrata. Pertanto, il mondo scientifico ha deciso che sarebbe logico misurare le scale cosmiche in unità che un'onda radio attraversa in determinati intervalli di tempo (quale è la luce, in particolare).
Distanze.
Così, anno luce- niente di più della distanza che un raggio di luce copre in un anno. Su scala interstellare, utilizzare unità di distanza inferiori a questa non ha molto senso. Eppure lo sono. Ecco i loro valori approssimativi:
1 secondo luce ≈ 300.000 km;
1 minuto luce ≈ 18.000.000 km;
1 ora luce ≈ 1.080.000.000 km;
1 giorno luce ≈ 26.000.000.000 km;
1 settimana leggera ≈ 181.000.000.000 km;
1 mese luce ≈ 790.000.000.000 km.
E ora, per farti capire da dove vengono i numeri, calcoliamo a cosa è uguale uno anno luce.
Ci sono 365 giorni in un anno, 24 ore in un giorno, 60 minuti in un'ora e 60 secondi in un minuto. Pertanto, un anno è composto da 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 secondi. La luce percorre 300.000 km in un secondo. Di conseguenza, in un anno il suo raggio coprirà una distanza di 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 di km.
Questo numero si legge così: NOVETRILIONI, QUATTROCENTOSESSANTA MILIARDI E OTTOCENTO MILIONI chilometri.
Naturalmente, il valore esatto anno luce leggermente diverso da quello che abbiamo calcolato. Ma quando si descrivono le distanze dalle stelle negli articoli scientifici popolari, in linea di principio non è necessaria la massima precisione e cento o due milioni di chilometri non giocheranno qui un ruolo speciale.
Ora continuiamo i nostri esperimenti mentali...
Bilancia.
Supponiamo moderno navicella spaziale foglie sistema solare con la terza velocità spaziale (≈ 16,7 km/s). Primo anno luce vincerà tra 18.000 anni!
4,36 anni luce al nostro sistema stellare più vicino ( Alpha Centauri, vedi immagine all'inizio) supererà tra circa 78mila anni!
Nostro la galassia della Via Lattea, avente un diametro di circa 100.000 anni luce, lo attraverserà tra 1 miliardo e 780 milioni di anni.
Come sapete, per misurare le distanze dal Sole ai pianeti, così come tra i pianeti, gli scienziati hanno inventato un'unità astronomica. Cosa è anno luce?
Innanzitutto va notato che l'anno luce è un'unità di misura adottata anche in astronomia, ma non di tempo (come potrebbe sembrare, a giudicare dal significato della parola “anno”), ma di distanza.
Cos'è un anno luce
Quando gli scienziati furono in grado di calcolare le distanze dalle stelle più vicine, divenne ovvio che nel mondo stellare l'unità astronomica era scomoda da usare. Diciamo per cominciare che la distanza dal Sole alla stella più vicina è di circa 4,5 anni luce. Ciò significa che la luce dal nostro Sole alla stella più vicina (si chiama, tra l'altro, Proxima Centauri) vola 4,5 anni! Quanto è grande questa distanza? Non annoieremo nessuno con la matematica, noteremo solo che in un secondo le particelle di luce volano per 300.000 chilometri. Cioè, se invii un segnale con una torcia verso la Luna, questa luce sarà vista lì in meno di un secondo e mezzo. La luce viaggia dal Sole alla Terra in 8,5 minuti. E quanto volano allora i raggi di luce in un anno?
Diciamo solo: un anno luce corrisponde a circa 10 trilioni di chilometri(un trilione è uno seguito da dodici zeri). Più precisamente 9.460.730.472.581 chilometri. Se ricalcolato in unità astronomiche, sarà circa 67.000, e questo solo fino alla stella più vicina!
È chiaro che nel mondo delle stelle e delle galassie l'unità astronomica non è adatta alle misurazioni. È più facile operare nei calcoli con anni luce.
Applicabilità nel mondo stellare
Ad esempio, la distanza dalla Terra alla stella più luminosa del cielo, Sirio, è di 8 anni luce. E la distanza dal Sole alla Stella Polare è di circa 600 anni luce. Cioè, la luce da noi arriva lì per 600 anni. Saranno circa 40 milioni di unità astronomiche. Per fare un confronto, segnaliamo che la dimensione (diametro) della nostra Galassia - la Via Lattea - è di circa 100.000 anni luce. La nostra vicina più vicina, una galassia a spirale chiamata Nebulosa di Andromeda, è a 2,52 milioni di anni luce dalla Terra. È molto scomodo esprimerlo in unità astronomiche. Ma ci sono oggetti nell'Universo che distano 15 miliardi di anni luce da noi. Pertanto, il raggio dell'universo osservabile è di 13,77 miliardi di anni luce. E l'intero Universo, come sai, si estende oltre la parte osservabile.
A proposito, il diametro dell'Universo osservabile non è affatto 2 volte più grande del raggio, come si potrebbe pensare. Il punto è che lo spazio si dilata nel tempo. Quegli oggetti distanti che emettevano luce 13,77 miliardi di anni fa volavano ancora più lontani da noi. Oggi distano più di 46,5 miliardi di anni luce. Raddoppiandolo, otteniamo 93 miliardi di anni luce. Questo è il vero diametro dell'universo osservabile. Quindi la dimensione della parte di spazio che viene osservata (e che è anche chiamata Metagalassia) aumenta continuamente.
Non ha senso misurare tali distanze in chilometri o unità astronomiche. Ad essere onesti, anche qui gli anni luce non rientrano del tutto. Ma la gente non ha ancora trovato niente di meglio. I numeri sono così enormi che solo un computer può gestirli.
Definizione ed essenza dell'anno luce
Così, un anno luce (st. g.) è un'unità di lunghezza, non di tempo, che è la distanza percorsa da un raggio di sole in un anno, cioè in 365 giorni. Questa unità di misura è molto conveniente per la sua chiarezza. Ti consente di rispondere alla domanda, dopo quale periodo di tempo puoi aspettarti una risposta se invii un messaggio elettromagnetico a una determinata stella. E se questo periodo è troppo lungo (ad esempio, mille anni), allora non ha senso intraprendere tali azioni.
È questa definizione che se ne raccomanda l'uso nella letteratura scientifica divulgativa. Nella letteratura professionale, per esprimere grandi distanze vengono solitamente utilizzati parsec e multipli di unità (kilo e megaparsec) anziché un anno luce.
Precedentemente (fino al 1984), un anno luce era la distanza percorsa dalla luce in un anno tropicale, riferito all'epoca 1900.0. La nuova definizione differisce da quella vecchia di circa lo 0,002%. Poiché questa unità di distanza non viene utilizzata per misurazioni altamente accurate, non esiste alcuna differenza pratica tra la vecchia e la nuova definizione.
Valori numerici
Un anno luce è:
- 9 460 730 472 580 800 metri (circa 9,5 petametri)
Unità correlate
Le seguenti unità vengono utilizzate abbastanza raramente, di solito solo nelle pubblicazioni popolari:
- 1 secondo luce = 299.792,458 km (esattamente)
- 1 minuto luce ≈ 18 milioni di km
- 1 ora luce ≈ 1079 milioni di km
- 1 giorno luce ≈ 26 miliardi di km
- 1 settimana luce ≈ 181 miliardi di km
- 1 mese luce ≈ 790 miliardi di km
Distanza in anni luce
L'anno luce è utile per la rappresentazione qualitativa delle scale delle distanze in astronomia.
| Scala | Valore (primi anni) | Descrizione |
|---|---|---|
| Secondi | 4 10 −8 | La distanza media dalla Luna è di circa 380.000 km. Ciò significa che impiega circa 1,3 secondi affinché un raggio di luce emesso dalla superficie della Terra raggiunga la superficie della Luna. |
| minuti | 1,6 10 −5 | Una unità astronomica equivale a circa 150 milioni di chilometri. Pertanto, la luce viaggia dal Sole alla Terra in circa 500 secondi (8 minuti e 20 secondi). |
| Orologio | 0,0006 | La distanza media dal Sole a Plutone è di circa 5 ore luce. |
| 0,0016 | Gli apparecchi delle serie "Pioneer" e "Voyager" che volavano fuori dal sistema solare, circa 30 anni dopo il lancio, si ritirarono ad una distanza di circa cento unità astronomiche dal Sole, e il loro tempo di risposta alle richieste provenienti dalla Terra è di circa 14 ore . | |
| Anno | 1,6 | Il bordo interno dell'ipotetica nube di Oort si trova a 50.000 UA. e. dal Sole, e quello esterno - 100.000 a. e. Per coprire la distanza dal Sole al bordo esterno della nuvola, la luce impiegherà circa un anno e mezzo. |
| 2,0 | Il raggio massimo della regione di influenza gravitazionale del Sole ("Sfere di Hill") è di circa 125.000 a.u. e. | |
| 4,22 | La stella più vicina a noi (senza contare il Sole), Proxima Centauri, si trova a una distanza di 4,22 sv. dell'anno . | |
| Millennio | 26 000 | Il centro della nostra Galassia dista circa 26.000 anni luce dal Sole. |
| 100 000 | Il diametro del disco della nostra galassia è di 100.000 anni luce. | |
| Milioni di anni | 2,5 10 6 | La galassia a spirale più vicina M31, la famosa Galassia di Andromeda, dista 2,5 milioni di anni luce. |
| 3.14106 | La Galassia del Triangolo (M33) si trova a 3,14 milioni di anni luce di distanza ed è l'oggetto stazionario più distante visibile ad occhio nudo. | |
| 5.9107 | L'ammasso di galassie più vicino, l'ammasso della Vergine, dista 59 milioni di anni luce. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | L'anomalia gravitazionale "Grande Attrattore" si trova a una distanza di 150-250 milioni di anni luce da noi. | |
| Miliardi di anni | 1.2 10 9 | La Grande Muraglia di Sloan è una delle più grandi formazioni dell'Universo, le sue dimensioni sono di circa 350 Mpc. Perché la luce lo superi da un capo all'altro, ci vorrà circa un miliardo di anni. |
| 1.41010 | La dimensione di una regione dell’universo connessa causalmente. Calcolato dall'età dell'universo e velocità massima trasmissione di informazioni: la velocità della luce. | |
| 4,57 10 10 | La distanza in avvicinamento dalla Terra al confine dell'universo osservabile in qualsiasi direzione; il raggio comovente dell'Universo osservabile (nel quadro del modello cosmologico standard Lambda-CDM). |
Scale delle distanze galattiche
- Un'unità astronomica con buona precisione equivale a 500 secondi luce, ovvero la luce viaggia dal Sole alla Terra in circa 500 secondi.
Guarda anche
Collegamenti
- Organizzazione internazionale per la standardizzazione. 9.2 Unità di misura
Appunti
Fondazione Wikimedia. 2010 .
Scopri cos'è "anno luce" in altri dizionari:
Unità di lunghezza fuori sistema utilizzata in astronomia; 1 S.g. equivale alla distanza percorsa dalla luce in 1 anno. 1 S. g. \u003d 0,3068 parsec \u003d 9,4605 1015 m Dizionario enciclopedico fisico. Mosca: Enciclopedia sovietica. Redattore capo A. M. Prokhorov. ... ... Enciclopedia fisica
ANNO LUCE, unità di distanza astronomica, pari alla distanza che la luce percorre nello spazio aperto o nel VUOTO in un anno tropicale. Un anno luce equivale a 9,46071012 km... Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico
ANNO LUCE, unità di lunghezza usata in astronomia: il percorso percorso dalla luce in 1 anno, cioè 9.466?1012 km. La distanza dalla stella più vicina (Proxima Centauri) è di circa 4,3 anni luce. Le stelle più distanti della Galassia si trovano su ... ... Enciclopedia moderna
Unità di distanze interstellari; il percorso che percorre la luce in un anno, cioè 9,46×1012 km... Grande dizionario enciclopedico
Anno luce- ANNO LUCE, unità di lunghezza utilizzata in astronomia: il percorso percorso dalla luce in 1 anno, cioè 9.466´1012 km. La distanza dalla stella più vicina (Proxima Centauri) è di circa 4,3 anni luce. Le stelle più distanti della Galassia si trovano su ... ... Dizionario enciclopedico illustrato
Unità di lunghezza non sistemica utilizzata in astronomia. 1 anno luce è la distanza percorsa dalla luce in 1 anno. 1 anno luce è pari a 9,4605E+12 km = 0,307 pc... Dizionario astronomico
Unità di distanze interstellari; il percorso che la luce percorre in un anno, cioè 9,46 1012 km. * * * ANNO LUCE ANNO LUCE, unità di distanza interstellare; il percorso che percorre la luce in un anno, cioè 9,46x1012 km... Dizionario enciclopedico
Anno luce- un'unità di distanza pari al percorso percorso dalla luce in un anno. Un anno luce è 0,3 parsec... Concetti delle scienze naturali moderne. Glossario dei termini fondamentali