Информацията за нашата непосредствена космическа среда става публично достъпна: обикновените потребители могат, без да напускат дома си, да изчислят разстоянията до съседните планети и времето за пътуване до тях. Ако се интересувате от въпроса за разстоянието на Марс от Слънцето, струва си да се запознаете с основите на измерването на космическите разстояния.
Как се измерва разстоянието до звездите и какво е светлинна година?
Единиците за разстояния в пространството са специални, произлизащи от международната система за измерване в отделна колона.
А.е. е мярка за разстояние в астрономията, показваща разстоянието на средното местоположение на третата планета - Земята - от Слънцето.
А.е.– единица за измерване на разстояния в астрономията, равняваща се на 149 597 870 км
Можете също така да наречете тази единица радиус на орбитата на нашата планета.
AE е разстоянието между центровете на Земята и нейната орбита В астрономически единици можете да измервате разстояния между обекти в една и съща звездна система, като слънчевата. За мащаба на Вселената, a.u. - много малка единица. Следователно разстоянието между звездите и галактиките се изразява в светлинни години.
Във физиката светлината отдавна е стандартът за най-бързото явление в света, но в космически, непонятен мащаб дори светлината не се движи моментално. По пътя от един ъгъл на Вселената до друг, светлината се забавя, разпръсква се, променя спектъра си и среща материални препятствия.
Светлинна година- това е звездното разстояние, което светлината успява да измине 9 460 730 472 580 800 км за една земна година
Разстояние от един светлинни годиние равна на скоростта на светлината, умножена по една земна година. Юлианската година трябва да се преобразува в секунди, преди да се умножи, тъй като скоростта на светлината също се изразява в секунди.
юлианска година(а) - единица за време в астрономията, равна на 365,25 юлиански дни
Разчитайки на астрономическиединици могат да извършват по-сложни изчисления.
Светлинна скорост
Това, което се разбира под видими светлинни лъчи, е поток от атомни частицифотони, чието име идва от гръцкия термин “photos” – “светлина”.
За землянин една светлинна година е непреодолимо голямо разстояние. Средностатистическият човек в условията на земната гравитация може сам да достигне скорост от около 20 км/ч. Фотоните пътуват 60 милиона пъти по-бързо и изминават 300 хиляди километра всяка секунда. Това максимална скорост, постигнато чрез видима светлина във вакуум.
Скоростта на светлинатавъв вакуум се равнява на 299 792 458 m/s
При съпротивлението на въздушната или водната среда, например в атмосферата или съответно в океаните на Земята, светлината губи скорост с не повече от 25% и изминава 225 хиляди км в секунда.
От тези данни следват всички други изчисления, които ни позволяват да оценим възможността за полети в цялата Слънчева система и между звездите. За една минута светлината изминава 18 милиона километра пространство.
Колкото повече човек се доближава до технологичния прогрес, достигащ скоростта на светлината, толкова по-малко време ще трябва да отдели за пътуване в космоса.
Колко светлинни години до Марс
Отдавна знаем как да преодоляваме огромни разстояния от практически примери.
Колко време отнема на земните астронавти да летят до червената планета е уравнение с променлива стойност, тъй като нашата планета и Марс са в постоянно движение. Всяка планета е в своя собствена орбита около Слънцето. Планетите могат да се доближат една до друга или да бъдат от противоположните страни на звездата на екстремни разстояния.
Разбира се, най-икономичното решение за земляните би било да летят до Марс, когато планетите са на минимално разстояние.
Разстоянието, което светлината изминава за една година е 9460,73 милиарда километра. Минималното възможно разстояние между Земята и Марс е 54,55 милиона км.
0,0000057 светлинни години от Земята до Марс Имайки такива данни, можем да заключим, че минималното разстояние между две планети е равно на 181 светлинни секунди или 3 светлинни минути. С други думи, между Марс и Земята има 0,00000570776255707763 светлинни години.
Колко време отнема на светлината да стигне до Марс?
Въпреки неговата физическа недостъпност, възможно е точно да се изчисли колко средно време отнема на звездната светлина да пътува от Слънцето до Марс.
Полет до Марс от централната звезда на Слънчевата система може да бъде извършен от фотон - лека частица - без да се вземат предвид препятствията и смущенията за 12,01 минути. Изчисленията са получени от постоянна скоростсветлина във вакуум - 300 хиляди километра в секунда - а средното разстояние на червената планета от звездата е 228 милиона километра.
228 000 хил. км / 300 хил. км/с = 760 s = 12 минути 1 секунда - времето, необходимо за полет от Слънцето до Марс или обратно със скоростта на светлината. Разстоянието, когато Марс е в афелий, светлината ще измине за 13,01 минути, в перихелий за 11 минути.
Колко време отнема летенето до Марс със скоростта на светлината?
Времето за хипотетичен полет до Марс е лесно да се изчисли въз основа на горните знания. Има точно изчислена траектория на полета, възможности и минимално разстояние от Земята до Марс. Той е над 54 милиона км, което е 3 минути за светлинния поток. Само ако се движите със скоростта на светлината, летенето до Марс ще отнеме не просто безброй месеци, а почти мигове. Три минути между Марс и Земята със скорост на светлината е трудно да се сравняват с който и да е земен транспорт.
Червената планета ще бъде наблизо, ако човечеството напредне да пътува със скоростта на светлината. При сегашния темп на развитие на науката откриването на нови футуристични видове транспорт е само въпрос на време.
Светлинна година- несистемна единица за измерване на разстояние в астрономията.
Числено, едно светлинна годинаравно на разстоянието, което светлината изминава за една година.
По-точно, светлинна година е разстоянието, което светлината изминава във вакуум, без влиянието на гравитационните полета, за една юлианска година (365,25 дни или 31 557 600 стандартни секунди).
В руската литература светлинната година е обозначена като „Св. ж.", на чужд език: "ly"
На какво е равно едно? светлинна година:
Светлинна година в километри: 9 460 730 472 580,8 км.
9 460 730 472 580 800 метра
63 241 077 астрономически единици (AU)
1 светлинна година е равна на 0,306601 парсека.
В допълнение към светлинната година има и части от светлинната година: светлинен месец, светлинна седмица, светлинен час, светлинна минута и светлинна секунда. Те са редки, но ще бъде интересно да видим как различните разстояния се изразяват в тези единици:
Светлинната година е доста удобна единица за измерване на разстояние в астрономията. Най-високата скорост, с която информацията може да се разпространява в нашия свят, е скоростта на светлината. Следователно разстоянията, изразени в светлинни години, едновременно показват колко бързо един космически обект може да повлияе на друг.
Например, вероятно сте чували, че звездата Бетелгейзе в съзвездието Орион се очаква да избухне в обозримо бъдеще (всъщност в рамките на няколко века).
Бетелгейзе се намира на разстояние от 495 до 640 светлинни години от нас.
Ако избухне точно сега, тогава жителите на Земята ще видят този взрив едва след 500-600 години.
И ако видите експлозия днес, тогава не забравяйте, че всъщност експлозията е станала по времето на Иван Грозни...
Този пример ясно показва колко удобна е светлинната година - тя едновременно показва и разстояние, и време.
Светлинна година - колко са земните години?
Колко земни годинив една светлинна година? Доста странен въпрос, но понякога възниква... Светлинната година е мярка за разстояние, както е написано по-горе, а земната година е мярка за време. Следователно отговорът на въпроса колко земни години има в една светлинна година ще бъде - нито една :-)
или кажете на приятелите си:Изследвайки собствената си планета, в продължение на стотици години хората изобретяват все повече и повече нови системи за измерване на сегменти от разстояние. В резултат на това беше решено един метър да се счита за универсална единица за дължина и да се измерва голямото разстояние в километри.
Но настъпването на двадесети век постави човечеството пред нов проблем. Хората започнаха внимателно да изучават космоса - и се оказа, че необятността на Вселената е толкова голяма, че километрите тук просто не са подходящи. В конвенционални единици все още можете да изразите разстоянието от Земята до Луната или от Земята до Марс. Но ако се опитате да определите на колко километра е най-близката звезда от нашата планета, числото „прераства“ с невъобразим брой десетични знаци.
На какво е равна 1 светлинна година?
Стана очевидно, че е необходима нова мерна единица за изследване на пространствата на космоса - и светлинната година стана това. За една секунда светлината изминава 300 000 километра. Светлинна година - това е разстоянието, което светлината ще измине точно за една година – и преведено в по-позната бройна система, това разстояние е равно на 9 460 730 472 580,8 километра.Ясно е, че използването на лаконичната „една светлинна година“ е много по-удобно, отколкото използването на тази огромна цифра в изчисленията всеки път.
От всички звезди Проксима Кентавър е най-близо до нас - тя е „само“ на 4,22 светлинни години. Разбира се, като километри цифрата ще бъде невъобразимо голяма. Всичко обаче се научава в сравнение - ако вземете предвид, че най-близката галактика, наречена Андромеда, е на цели 2,5 милиона светлинни години от Млечния път, гореспоменатата звезда наистина започва да изглежда като много близък съсед.
Между другото, използването на светлинни години помага на учените да разберат в кои краища на Вселената има смисъл да се търси интелигентен живот и къде изпращането на радиосигнали е напълно безполезно. В крайна сметка скоростта на радиосигнала е подобна на скоростта на светлината - съответно поздрав, изпратен към далечна галактика, ще достигне местоназначението си едва след милиони години. По-разумно е да се очаква отговор от по-близки „съседи“ - обекти, чиито хипотетични сигнали за отговор ще достигнат до земни устройства поне през живота на човека.
1 светлинна година е колко земни години?
Има широко разпространено погрешно схващане, че светлинната година е единица време. Всъщност това не е вярно. Терминът няма нищо общо със земните години, не корелира по никакъв начин с тях и се отнася изключително за разстоянието, което светлината изминава за една земна година.
Разстоянията между звездите са толкова големи, че измерването им в километри или мили е упражнение с безкрайни нули. Обичайната система за измерване се използва за обозначаване на разстояния в една система. Например те казват, че минималното разстояние от Земята до Марс е 55,76 милиона километра. Със звездите всичко е по-сложно и тук обикновено се използват понятията светлинна година и парсек.
Астрономическа единица- мерна единица, приета в астрономията за обекти от Слънчевата система и най-близките до нея обекти от Вселената. Една астрономическа единица е равна на 149 598 100 км (+- ~750 км), което е приблизително равно на средното разстояние на Земята от Слънцето. Съвременните наблюдения регистрират постепенно нарастване на стойността с 15 cm годишно, което се обяснява с възможната загуба на маса от Слънцето, последствията от слънчевия вятър.
Светлинна година- разстоянието, което светлината изминава за една година, в метри е 9 460 730 472 580 800. Всъщност светлината на звездите, които виждаме в безоблачна нощ, е пътувала до нашата планета в продължение на много векове, а някои от тях вече изобщо не съществуват.
Парсек, известен също като „паралакс на дъгова секунда“, е разстоянието, от което средният радиус на орбитата на Земята (перпендикулярна на зрителната линия) се вижда под ъгъл от една дъгова секунда. Много просто, парсек = 3,26 светлинни години.
Интересно е, че в научно-популярната и фентъзи литература е обичайно да се използва понятието светлинна година, а парсеците обикновено се използват само в професионални произведения и изследвания.
(Галактиката UDFj-39546284 е най-отдалечената галактика от Земята (13,3 милиарда светлинни години от Земята), на изображението, направено от телескопа Хъбъл, изглежда като червена точка)
Най-близката до нас звезда е Алфа Кентавър, която се намира на 4,37 светлинни години от Земята. Но най-далечната галактика (към декември 2012 г.) е на цели 13,3 милиарда светлинни години от Земята! Оказва се, че когато слънцето на същата тази галактика (известна под символа UDFj-39546284) угасне, човечеството няма да разбере скоро за това.
Разбира се, след като сте чули в някой научнофантастичен екшън филм израз а ла „двадесет до Татуин светлинни години“, мнозина зададоха основателни въпроси. Ще спомена някои от тях:
Една година не е ли време?
Тогава какво е светлинна година?
Колко километра е?
Колко време ще отнеме преодоляването светлинна година космически корабс Земята?
Реших да посветя днешната статия на обяснението на значението на тази мерна единица, сравнявайки я с нашите обичайни километри и демонстрирайки мащаба, с който работи Вселена.
Виртуален състезател.
Нека си представим човек, който в нарушение на всички правила се втурва по магистрала със скорост 250 км/ч. За два часа ще измине 500 км, а за четири – цели 1000. Ако, разбира се, не катастрофира при това...
Изглежда, че това е скорост! Но за да обиколи целия свят (≈ 40 000 км), нашият състезател ще се нуждае от 40 пъти повече време. И това вече е 4 х 40 = 160 часа. Или почти цяла седмица непрекъснато каране!
Накрая обаче няма да кажем, че е изминал 40 000 000 метра. Защото мързелът винаги ни е принуждавал да измисляме и използваме по-кратки алтернативни мерни единици.
Лимит.
от училищен курсфизици, всеки трябва да знае, че най-бързият ездач в Вселена- светлина. За една секунда лъчът му покрива разстояние от приблизително 300 000 км и така ще обиколи земното кълбо за 0,134 секунди. Това е 4 298 507 пъти по-бързо от нашия виртуален състезател!
от Земятапреди Лунасветлината достига средно за 1,25 s, до слънцелъчът му ще достигне за малко повече от 8 минути.
Колосално, нали? Но съществуването на скорости, по-големи от скоростта на светлината, все още не е доказано. Ето защо научният свят реши, че би било логично космическите мащаби да се измерват в единици, които една радиовълна (каквато е светлината в частност) пътува през определени интервали от време.
Разстояния.
По този начин, светлинна година- нищо повече от разстоянието, което един светлинен лъч изминава за една година. В междузвездни мащаби използването на единици за разстояние, по-малки от това, няма много смисъл. И все пак те са там. Ето техните приблизителни стойности:
1 светлинна секунда ≈ 300 000 км;
1 светлинна минута ≈ 18 000 000 км;
1 светлинен час ≈ 1 080 000 000 км;
1 светлинен ден ≈ 26 000 000 000 км;
1 светлинна седмица ≈ 181 000 000 000 км;
1 светлинен месец ≈ 790 000 000 000 км.
Сега, за да разберете откъде идват числата, нека изчислим на какво е равно едно светлинна година.
Има 365 дни в годината, 24 часа в денонощието, 60 минути в час и 60 секунди в минута. Така една година се състои от 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 секунди. За една секунда светлината изминава 300 000 км. Следователно за една година неговият лъч ще измине разстояние от 31 536 000 х 300 000 = 9 460 800 000 000 км.
Този номер гласи така: ДЕВЕТ ТРИЛИОНА ЧЕТИРИСТОТИН ШЕСТДЕСЕТ МИЛИАРДА И ОСЕМСТОТИН МИЛИАНДАкилометри.
Разбира се, точното значение светлинни годинималко по-различно от изчисленото от нас. Но когато се описват разстояния до звезди в научно-популярни статии, най-високата точност по принцип не е необходима и сто или два милиона километра няма да играят специална роля тук.
Сега нека продължим нашите мисловни експерименти...
Мащаб.
Да приемем, че модерен космически кораблиста слънчева система с третата евакуационна скорост (≈ 16,7 km/s). Първо светлинна годинатой ще го преодолее за 18 000 години!
4,36 светлинни годинидо най-близката до нас звездна система ( Алфа Кентавър, вижте изображението в началото) ще преодолее след около 78 хиляди години!
Нашите Галактика Млечен път, с диаметър приблизително 100 000 светлинни години, то ще премине след 1 милиард 780 милиона години.
