световой день в космосе это сколько
Что такое световой год?
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?
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.)
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!
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…
Световой год это сколько земных лет?
Световой год – это то расстояние, которое проходит свет за один год. Международный астрономический союз дал свое объяснение световому году – это то расстояние, которое проходит свет в вакууме, без участия гравитации, за юлианский год. Юлианский год равен 365 суткам. Именно эта расшифровка используется в научной литературе.
Если брать профессиональную литературу, то тут расстояние рассчитывается в парсеках или кило- и мегапарсеках.
Имеются конкретные цифры, которые определили расстояние световых часов, минут, дней и т.д.
Это интересно! От Земли до Луны свет доходит в среднем за 1,25 с, до Солнца же его луч домчится чуть более, чем за 8 минут.
Интересный факт о природе вселенной
Звезда Бетельгейзе в созвездии Орион должна взорваться в обозримом будущем (на самом деле — в пределах нескольких веков).
Земной год
Земным годом считается расстояние, проходимое землей за один год. Если принимать во внимание все расчеты, то один световой год равен 63242 земным годам. Эта цифра относится именно к планете Земля, к другим, например Марсу или Юпитеру, они будут совсем иными. Световой год исчисляет расстояние от одного объекта небесного тела до другого. Цифры световых и земных лет настолько разные, хотя и означают расстояние.
Масштабы
Млечный путь и Наша Галактика.
Видео
Что такое световой год
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:
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.
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).
Сколько длится световой год в космическом измерении
Сколько километров в году
Для того чтобы осознать смысл понятия «световой год», сначала необходимо вспомнить школьный курс физики, особенно тот его раздел, который касается скорости света. Итак, скорость света в вакууме, где на него не воздействуют различные факторы, такие как гравитационные и магнитные поля, взвешенные частицы, преломление прозрачной среды и прочее, составляет 299 792,5 километра в секунду. Нужно понимать, что в данном случае под светом подразумеваются электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим зрением.
Менее известными единицами измерения расстояния являются световой месяц, неделя, сутки, час, минута и секунда.
Достаточно долгое время скорость света считалась бесконечной величиной, а первым человеком, вычислившим примерную скорость световых лучей в вакууме, стал астроном Олаф Ремер в середине XVII века. Конечно, его данные были весьма приблизительны, но важен сам факт определения конечного значения скорости. В 1970 году скорость света была определена с точностью до одного метра в секунду. Более точных результатов добиться не удалось до сих пор, так как возникли проблемы с погрешностью эталона метра.
Световой год и другие расстояния
Поскольку расстояния в космосе огромны, измерение их в привычных единицах было бы нерациональным и неудобным. Исходя из этих соображений, была введена специальная единица измерения – световой год, то есть расстояние, которое свет проходит за так называемый юлианский год (равный 365,25 суток). Учитывая, что каждые сутки содержат в себе 86 400 секунд, можно вычислить, что за год луч света преодолевает расстояние нескольким более 9,4 триллиона километров. Эта величина кажется огромной, однако, например, расстояние до ближайшей к Земле звезды Проксимы Центавра составляет 4,2 года, а диаметр галактики Млечный Путь превышает 100 000 световых лет, то есть те визуальные наблюдения, которые можно сделать сейчас, отображают картину, существовавшую около сотни тысяч лет назад.
Луч света преодолевает расстояние от Земли до Луны примерно за секунду, а вот солнечный свет добирается до нашей планеты больше восьми минут.
В профессиональной астрофизике понятие светового года используется редко. Ученые преимущественно оперируют такими единицами, как парсек и астрономическая единица. Парсек – это расстояние до воображаемой точки, с которой радиус орбиты Земли виден под углом в одну угловую секунду (1/3600 градуса). Средний радиус орбиты, то есть расстояние от Земли до Солнца, называется астрономической единицей. Парсек равен примерно трем световым годам или 30,8 триллиона километров. Астрономическая единица приблизительно равна 149,6 миллиона километров.
«Один день на небе равен тысяче лет на земле». Учёные доказали, что это действительно так
«У Господа один день, как тысяча лет, и тысяча лет, как один день», — сказано в Библии.
Похожее выражение — «Один день на небе равен тысяче лет на земле» — знакомо и китайцам, правда, большинство из них считают его выдумкой. Однако учёные доказали, что это утверждение вовсе не вымысел.
Земля совершает оборот вокруг своей оси за один день, а вокруг Солнца — за год. Период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 11,86 лет, поэтому если человек проведёт год на Юпитере, то на Земле пройдёт почти 12 лет. А если человек поживёт год на Нептуне, на Земле пройдёт примерно 165 лет.
Меркурий совершает один оборот вокруг своей оси за 58 дней, а Солнце он обходит за 88 дней. Если провести на Меркурии год, то на Земле пройдёт 88 дней.
Тогда, если выйти за пределы Млечного Пути, найдётся ли планета, где один день будет равен тысяче лет на Земле?
Исследователи обнаружили, что Солнцу требуется около 200 млн лет для того, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Галактики. Галактика же совершает полный оборот за один миллиард лет.
Группа исследователей под руководством Герхардта Мойрера из Международного центра радиоастрономических исследований при Университете Западной Австралии выяснила, что независимо от масштабов все галактики совершают полный оборот вокруг своей оси примерно за миллиард лет.
«Независимо от того, большая это галактика или маленькая, если бы вы расположились на её краю, вам понадобилось бы около миллиарда лет, чтобы сделать полный оборот», — заявили исследователи.
Млечный Путь — это всего лишь маленькая точка на теле Вселенной, которая состоит из бесчисленных галактик. Если добраться до края Вселенной и провести там год, сколько миллиардов лет пройдёт на Земле?
Учёные считают, что время — это относительное понятие, и если выйти из нашего пространства, земное «время» перестанет существовать.
Теория относительности Эйнштейна говорит, что время и пространство вместе образуют четырёхмерное пространство-время и составляют базовую структуру Вселенной. По сравнению с неподвижными часами ход движущихся часов будет становиться тем медленнее, чем быстрее они движутся в пространстве. Если двигаться со скоростью света или даже быстрее, время может полностью остановиться.
Другими словами, если космический корабль пролетел 1000 световых лет со скоростью света, для пассажиров на корабле, возможно, пролетел лишь миг, но для людей на Земле прошло десять столетий.
Современная наука доказала, что выражение «один день на небе равен тысячи лет на земле» не является выдумкой.