1 svjetlosna minuta u kilometrima. Koliko zemaljskih godina ima jedna svjetlosna godina? Što je "kilometar"

Skale galaktičke udaljenosti

Svjetlosna godina ( Sv. G., ly) je izvansistemska jedinica za duljinu jednaka udaljenosti koju prijeđe svjetlost u jednoj godini.

Točnije, kako je definirala Međunarodna astronomska unija (IAU), svjetlosna godina jednaka je udaljenosti koju svjetlost prijeđe u vakuumu, bez utjecaja gravitacijskih polja, u jednoj julijskoj godini (po definiciji jednaka 365,25 standardnih dana od 86 400 SI sekundi , ili 31 557 600 sekundi). Upravo se ova definicija preporučuje za korištenje u znanstveno-popularnoj literaturi. U stručnoj literaturi za izražavanje velikih udaljenosti umjesto svjetlosnih godina obično se koriste parseci i višekratnici jedinica (kilo- i megaparseci).

Ranije (prije 1984.), svjetlosna godina je bila udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj tropskoj godini, pripisana epohi 1900.0. Nova definicija razlikuje se od stare za otprilike 0,002%. Budući da se ova jedinica udaljenosti ne koristi za mjerenja visoke preciznosti, nema praktične razlike između starih i novih definicija.

Numeričke vrijednosti

Svjetlosna godina jednaka je:

• 9,460,730,472,580,800 metara (približno 9,46 petametara)
• 63.241.077 astronomskih jedinica (AU)
• 0,306601 parseka

Povezane jedinice

Sljedeće jedinice se koriste prilično rijetko, obično samo u popularnim publikacijama:

• 1 svjetlosna sekunda = 299.792,458 km (točno)
• 1 svjetlosna minuta ≈ 18 milijuna km
• 1 svjetlosni sat ≈ 1079 milijuna km
• 1 svjetlosni dan ≈ 26 milijardi km
• 1 svjetlosni tjedan ≈ 181 milijardi km
• 1 svjetlosni mjesec ≈ 790 milijardi km

Udaljenost u svjetlosnim godinama

Svjetlosna godina je prikladna za kvalitativno predstavljanje ljestvica udaljenosti u astronomiji.

Sigurno, čuvši u nekom znanstveno-fantastičnom akcijskom filmu izraz a la "dvadeset do Tatooinea" svjetlosnih godina“, postavljali su mnogi opravdana pitanja. Spomenut ću neke od njih:

Nije li godina vrijeme?

Što je onda svjetlosna godina?

Koliko ima kilometara?

Koliko će vremena trebati da se prevlada svjetlosna godina svemirski brod sa Zemlja?

Odlučio sam današnji članak posvetiti objašnjavanju značenja ove mjerne jedinice, uspoređujući je s našim uobičajenim kilometrima i demonstrirajući ljestvicu na kojoj radi Svemir.

Virtualni trkač.

Zamislimo osobu koja, kršeći sva pravila, juri autocestom brzinom od 250 km/h. Za dva sata prijeći će 500 km, a za četiri – čak 1000. Osim, naravno, ako se pritom ne sruši...

Čini se da je to brzina! No da bi oplovio cijeli svijet (≈ 40.000 km), našem će trkaču trebati 40 puta više vremena. A ovo je već 4 x 40 = 160 sati. Ili gotovo cijeli tjedan neprekidne vožnje!

Na kraju ipak nećemo reći da je prešao 40.000.000 metara. Jer lijenost nas je uvijek tjerala da izmišljamo i koristimo kraće alternativne mjerne jedinice.

Ograničiti.

Iz školskog tečaja fizike svatko bi trebao znati da je najbrži jahač u Svemir- svjetlo. U jednoj sekundi njegov snop prijeđe udaljenost od približno 300.000 km, te će tako obići zemaljsku kuglu za 0,134 sekunde. To je 4.298.507 puta brže od našeg virtualnog trkača!

Iz Zemlja prije Mjesec svjetlost doseže prosječno 1,25 s, do Sunce njegov će snop dosegnuti za nešto više od 8 minuta.

Kolosalno, zar ne? Ali postojanje brzina većih od brzine svjetlosti još nije dokazano. Stoga je znanstveni svijet zaključio da bi bilo logično mjeriti kozmičke razmjere u jedinicama koliko radio val (što svjetlost, konkretno, jest) putuje u određenim vremenskim intervalima.

Udaljenosti.

Tako, svjetlosna godina- ništa više od udaljenosti koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj godini. Na međuzvjezdanim ljestvicama korištenje jedinica udaljenosti manjih od ove nema previše smisla. A ipak su tu. 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 svjetlosni tjedan ≈ 181 000 000 000 km;

1 svjetlosni mjesec ≈ 790 000 000 000 km.

Sada, kako biste razumjeli odakle dolaze brojevi, izračunajmo 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. U jednoj sekundi svjetlost prijeđe 300.000 km. Prema tome, za godinu dana njegov će snop preći udaljenost od 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.

Ovaj broj glasi ovako: DEVET TRILIJUNA ČETIRISTO ŠEZDESET MILIJARDI OSAMSTO MILIJUNA kilometara.

Naravno, točno značenje svjetlosnih godina nešto drugačije od onoga što smo izračunali. Ali kada se u popularnoznanstvenim člancima opisuju udaljenosti do zvijezda, najveća točnost u načelu nije potrebna, a sto ili dva milijuna kilometara ovdje neće igrati posebnu ulogu.

Sada nastavimo naše misaone eksperimente...

Skala.

Pretpostavimo da moderni svemirski brod ostavlja Sunčev sustav s trećom izlaznom brzinom (≈ 16,7 km/s). Prvi svjetlosna godina prevladat će ga za 18 000 godina!

4,36 svjetlosnih godina do nama najbližeg zvjezdanog sustava ( Alpha Centauri, pogledajte sliku na početku) nadvladat će za oko 78 tisuća godina!

Naše galaksija Mliječni put, s promjerom od približno 100.000 svjetlosnih godina, prijeći će za 1 milijardu 780 milijuna godina.

I do nama najbližeg velikog galaksije, svemirski brod doći će tek nakon 36 milijardi godina...

Ovo su pite. Ali čak i u teoriji Svemir nastala prije samo 16 milijardi godina...

I konačno...

Čovjek se može početi čuditi kozmičkim razmjerima čak i bez odlaska dalje Sunčev sustav, jer je i sama vrlo velika. To su vrlo dobro i jasno pokazali, na primjer, kreatori projekta Kad bi Mjesec biosamo 1 piksel (Kad bi Mjesec bio samo jedan piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Ovime ću, mislim, završiti današnji članak. Drago mi je pozdraviti sva vaša pitanja, komentare i želje u komentarima ispod.

22. veljače 2017. NASA je izvijestila da je oko jedne zvijezde TRAPPIST-1 pronađeno 7 egzoplaneta. Tri od njih su u rasponu udaljenosti od zvijezde u kojem planet može imati tekuću vodu, a voda je ključni uvjet za život. Također se navodi da se ovaj zvjezdani sustav nalazi na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina od Zemlje.

Ova poruka izazvala je veliku buku u medijima, neki su čak mislili da je čovječanstvo na korak od izgradnje novih naselja u blizini nove zvijezde, ali nije tako. Ali 40 svjetlosnih godina je puno, to je PUNO, to je previše kilometara, odnosno, to je monstruozno kolosalna udaljenost!

Iz kolegija fizike poznata je treća brzina bijega - to je brzina koju tijelo mora imati na površini Zemlje da bi izašlo izvan Sunčevog sustava. Vrijednost ove brzine je 16,65 km/s. Konvencionalna orbitalna letjelica polijeće brzinom od 7,9 km/s i kruži oko Zemlje. U principu, brzina od 16-20 km/s sasvim je dostupna suvremenoj zemaljskoj tehnologiji, ali ne više!

Čovječanstvo još nije naučilo ubrzati svemirske brodove brže od 20 km/s.

Izračunajmo koliko će godina trebati zvjezdanom brodu koji leti brzinom od 20 km/s da prijeđe 40 svjetlosnih godina i stigne do zvijezde TRAPPIST-1.
Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju snop svjetlosti prijeđe u vakuumu, a brzina svjetlosti je približno 300 tisuća km/sek.

Svemirski brod koji je napravio čovjek leti brzinom od 20 km/s, odnosno 15 000 puta sporije od brzine svjetlosti. Takav brod će prevaliti 40 svjetlosnih godina u vremenu jednakom 40*15000=600000 godina!

Zemaljski brod (na sadašnjoj razini tehnologije) doći će do zvijezde TRAPPIST-1 za oko 600 tisuća godina! Homo sapiens postoji na Zemlji (prema znanstvenicima) tek 35-40 tisuća godina, a ovdje čak 600 tisuća godina!

U bliskoj budućnosti tehnologija neće dopustiti ljudima da dosegnu zvijezdu TRAPPIST-1. Procjenjuje se da čak i obećavajući motori (ionski, fotonski, kozmička jedra itd.), koji ne postoje u zemaljskoj stvarnosti, mogu ubrzati brod do brzine od 10 000 km/s, što znači da vrijeme leta do TRAPPIST-a -1 sustav će se smanjiti na 120 godina. To je već koliko-toliko prihvatljivo vrijeme za let uz pomoć suspendirane animacije ili za nekoliko generacija useljenika, ali danas su svi ti motori fantastični.

Čak su i najbliže zvijezde još uvijek predaleko od ljudi, predaleko, a da ne govorimo o zvijezdama naše Galaksije ili drugih galaksija.

Promjer naše galaksije Mliječni put je otprilike 100 tisuća svjetlosnih godina, odnosno putovanje od kraja do kraja za moderni Zemljin brod bit će 1,5 milijardi godina! Znanost sugerira da je naša Zemlja stara 4,5 milijardi godina, a višestanični život star je otprilike 2 milijarde godina. Udaljenost do nama najbliže galaksije – Andromedine maglice – 2,5 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje – kakve li čudovišne udaljenosti!

Kao što vidite, od svih živih ljudi, nitko nikada neće kročiti na tlo planeta blizu druge zvijezde.

Unatoč tome što joj je naziv sličan vremenskom razdoblju godina, godina uopće ne mjeri vrijeme, već udaljenost. Ova je jedinica dizajnirana za mjerenje velikih .

Svjetlosna godina je nesistemska jedinica za duljinu. To je udaljenost koju svjetlost prijeđe u vakuumu u jednoj godini (365,25 dana ili 31 557 600 sekundi).

Usporedba svjetlosne godine s kalendarskom počela se koristiti nakon 1984. Prije toga, svjetlosna godina je bila udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj tropskoj godini.

Duljina tropske godine nema točnu vrijednost, budući da su njezini izračuni povezani s kutnom brzinom Sunca, a za to postoje varijacije. Prosječna vrijednost uzeta je za svjetlosnu godinu.

Razlika u izračunu između tropske svjetlosne godine i svjetlosne godine u odnosu na Julijanski kalendar je 0,02 posto. A budući da se ova jedinica ne koristi za mjerenja visoke preciznosti, nema praktične razlike među njima.

Svjetlosna godina kao duljina koristi se u znanstveno-popularnoj literaturi. U astronomiji postoji još jedna izvansistemska jedinica za mjerenje velikih udaljenosti - parsek. Izračun parseka temelji se na prosječnom polumjeru Zemljine orbite. 1 parsek je jednak 3,2616 svjetlosnih godina.

Proračuni i udaljenosti

Izračun svjetlosne godine izravno je povezan s brzinom svjetlosti. Za proračune u fizici obično se uzima jednaka 300 000 000 m/s. Točna brzina svjetlosti je 299 792 458 m/s. Odnosno, 299.792.458 metara je samo jedna svjetlosna sekunda!

Udaljenost do Mjeseca je otprilike 384.400.000 metara, što znači da će svjetlosni snop doći do površine Mjeseca za otprilike 1,28 sekundi.

Udaljenost od Sunca do Zemlje iznosi 149 600 000 000, dakle, sunčeva zraka pada na Zemlju za nešto manje od 7 minuta.

Dakle, u godini ima 31 557 600 sekundi. Množenjem ovog broja s udaljenošću koja je jednaka jednoj svjetlosnoj sekundi, dobivamo da je jedna svjetlosna godina jednaka 9 460 730 472 580 800 metara.

1 milijun svjetlosnih godina bit će prema tome jednak 9 460 730 472 580 800 000 000 metara.

Prema grubim izračunima astronoma, promjer naše Galaksije je oko 100.000 svjetlosnih godina. Odnosno, unutar naše Galaksije ne mogu postojati udaljenosti mjerene milijunima svjetlosnih godina. Takvi brojevi korisni su za mjerenje udaljenosti između galaksija.

Zemlji najbliža galaksija, galaksija Andromeda, udaljena je 2,5 milijuna svjetlosnih godina.

Danas je najveća kozmička udaljenost od Zemlje koja se može izmjeriti udaljenost do ruba vidljivog svemira. Udaljen je oko 45 milijardi svjetlosnih godina.

Znate li zašto astronomi ne koriste svjetlosne godine za izračunavanje udaljenosti do udaljenih objekata u svemiru?

Svjetlosna godina je nesustavna jedinica mjerenja udaljenosti u svemiru. Naširoko se koristi u popularnim knjigama i udžbenicima o astronomiji. Međutim, u profesionalnoj astrofizici ova brojka se koristi izuzetno rijetko i često se koristi za određivanje udaljenosti do obližnjih objekata u svemiru. Razlog za to je jednostavan: ako odredite udaljenost u svjetlosnim godinama do udaljenih objekata u svemiru, broj će se pokazati toliko velikim da će biti nepraktično i nezgodno koristiti ga za fizičke i matematičke izračune. Stoga se umjesto svjetlosne godine u profesionalnoj astronomiji koristi mjerna jedinica, koja je mnogo prikladnija za rad pri izvođenju složenih matematičkih izračuna.

Definicija pojma

Definiciju pojma “svjetlosna godina” možemo naći u svakom udžbeniku astronomije. Svjetlosna godina je udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj Zemljinoj godini. Takva definicija može zadovoljiti amatera, ali kozmolog će je smatrati nepotpunom. Primijetit će da svjetlosna godina nije samo udaljenost koju svjetlost prijeđe za godinu dana, već udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u vakuumu za 365,25 zemaljskih dana, bez utjecaja magnetskih polja.

Svjetlosna godina jednaka je 9,46 bilijuna kilometara. Upravo toliku udaljenost prijeđe zraka svjetlosti za godinu dana. Ali kako su astronomi postigli tako precizno određivanje putanje zraka? O tome ćemo govoriti u nastavku.

Kako je određena brzina svjetlosti?

U davna vremena vjerovalo se da svjetlost trenutno putuje svemirom. Međutim, počevši od sedamnaestog stoljeća, znanstvenici su počeli sumnjati u to. Galileo je bio prvi koji je posumnjao u gore predloženu izjavu. On je bio taj koji je pokušao odrediti vrijeme koje je potrebno zraci svjetlosti da prijeđe udaljenost od 8 km. Ali zbog činjenice da je ta udaljenost bila zanemarivo mala za takvu veličinu kao što je brzina svjetlosti, eksperiment je završio neuspjehom.

Prvi veći pomak po tom pitanju bilo je opažanje poznatog danskog astronoma Olafa Roemera. Godine 1676. uočio je razliku u vremenu pomrčina ovisno o približavanju i udaljenosti Zemlje od njih u svemiru. Roemer je uspješno povezao ovo opažanje s činjenicom da što se Zemlja dalje udaljava, to je više potrebno svjetlu koje se reflektira od njih da prijeđe udaljenost do našeg planeta.

Roemer je točno shvatio bit te činjenice, ali nije uspio izračunati pouzdanu vrijednost brzine svjetlosti. Njegovi su proračuni bili netočni jer u sedamnaestom stoljeću nije mogao imati točne podatke o udaljenosti Zemlje od ostalih planeta Sunčevog sustava. Ti su podaci utvrđeni nešto kasnije.

Daljnji napredak u istraživanju i definiciji svjetlosne godine

Godine 1728. engleski astronom James Bradley, koji je otkrio učinak aberacije u zvijezdama, prvi je izračunao približnu brzinu svjetlosti. Odredio je njegovu vrijednost na 301 tisuću km/s. Ali ova je vrijednost bila netočna. Naprednije metode za izračunavanje brzine svjetlosti napravljene su bez obzira na svemirska tijela – na Zemlji.

Promatranja brzine svjetlosti u vakuumu pomoću rotirajućeg kotača i zrcala izvršili su A. Fizeau, odnosno L. Foucault. Uz njihovu pomoć fizičari su se uspjeli približiti stvarnoj vrijednosti ove količine.

Točna brzina svjetlosti

Znanstvenici su uspjeli odrediti točnu brzinu svjetlosti tek u prošlom stoljeću. Na temelju Maxwellove teorije elektromagnetizma, korištenjem moderne laserske tehnologije i izračuna korigiranih za indeks loma toka zraka u zraku, znanstvenici su uspjeli izračunati točnu brzinu svjetlosti od 299 792,458 km/s. Astronomi još uvijek koriste ovu količinu. Daljnje određivanje dnevnog svjetla, mjeseca i godine već je bilo stvar tehnologije. Kroz jednostavne izračune znanstvenici su došli do brojke od 9,46 trilijuna kilometara — točno toliko bi trebalo snopu svjetlosti da pređe dužinu Zemljine orbite.