Informacije o našem neposrednom kozmičkom okruženju postaju javno dostupne: obični korisnici mogu, bez napuštanja doma, izračunati udaljenosti do susjednih planeta i vrijeme putovanja do njih. Ako vas zanima pitanje udaljenosti Marsa od Sunca, vrijedi se upoznati s osnovama mjerenja kozmičkih udaljenosti.
Kako se mjeri udaljenost do zvijezda i što je svjetlosna godina?
Jedinice za udaljenosti u prostoru su posebne, izvedene iz međunarodnog mjernog sustava u posebnom stupcu.
A.e. je mjera udaljenosti u astronomiji, koja pokazuje udaljenost prosječne lokacije trećeg planeta - Zemlje - od Sunca.
A.e.– jedinica za mjerenje udaljenosti u astronomiji, jednaka 149 597 870 km
Ovu jedinicu možete nazvati i polumjerom orbite našeg planeta.
AE je udaljenost između središta Zemlje i njezine orbite U astronomskim jedinicama možete mjeriti udaljenosti između objekata unutar istog zvjezdanog sustava, poput Sunčevog. Za razmjere Svemira, a.u. - vrlo mala jedinica. Stoga se udaljenost između zvijezda i galaksija izražava u svjetlosnim godinama.
U fizici je svjetlost dugo bila standard za najbrži fenomen na svijetu, ali na kozmičkoj, neshvatljivoj razini, čak se ni svjetlost ne kreće trenutno. Na putu od jednog do drugog kutka Svemira svjetlost usporava, raspršuje se, mijenja svoj spektar i nailazi na materijalne prepreke.
Svjetlosna godina- to je zvjezdana udaljenost koju svjetlost uspije prijeći 9 460 730 472 580 800 km u jednoj zemaljskoj godini
Udaljenost od jednog svjetlosnih godina jednaka je brzini svjetlosti pomnoženoj s jednom zemaljskom godinom. Julijanska godina mora se pretvoriti u sekunde prije množenja, jer se brzina svjetlosti također izražava u sekundama.
Julijanska godina(a) - jedinica vremena u astronomiji koja iznosi 365,25 julijanskih dana
Oslanjajući se na astronomski jedinice mogu izvoditi složenije izračune.
Brzina svjetlosti
Ono što se podrazumijeva pod zrakama vidljive svjetlosti je tok atomske čestice fotoni, čije ime dolazi od grčke riječi “photos” - “svjetlost”.
Za zemljana je jedna svjetlosna godina nesavladivo velika udaljenost. Prosječan čovjek, u uvjetima Zemljine gravitacije, može sam postići brzinu od oko 20 km/h. Fotoni putuju 60 milijuna puta brže i prijeđu 300 tisuća kilometara svake sekunde. Ovaj maksimalna brzina, postignuto vidljivom svjetlošću u vakuumu.
Brzina svjetlosti u vakuumu iznosi 299,792,458 m/s
U otporu zračnog ili vodenog okoliša, na primjer, u atmosferi ili oceanima Zemlje, svjetlost gubi brzinu za ne više od 25% i putuje 225 tisuća km u sekundi.
Iz ovih podataka slijede svi ostali izračuni koji nam omogućuju procjenu mogućnosti letova u cijelom Sunčevom sustavu i između zvijezda. U jednoj minuti svjetlost prijeđe 18 milijuna kilometara svemira.
Što se čovjek više približava tehnološkom napretku i dostiže brzinu svjetlosti, to će manje vremena trebati potrošiti na putovanje u svemir.
Koliko svjetlosnih godina do Marsa
Odavno znamo kako prevladati goleme udaljenosti iz praktičnih primjera.
Koliko je vremena potrebno zemljanim astronautima da dolete do crvenog planeta jednadžba je s promjenjivom vrijednošću, jer su naš planet i Mars stalno u pokretu. Svaki planet se nalazi u svojoj orbiti oko Sunca. Planeti se mogu približiti jedan drugome ili biti na suprotnim stranama zvijezde na ekstremnim udaljenostima.
Naravno, najekonomičnije rješenje za zemljane bilo bi letjeti na Mars kada su planeti na minimalnoj udaljenosti.
Udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini je 9460,73 milijardi kilometara. Najmanja moguća udaljenost između Zemlje i Marsa je 54,55 milijuna km.
0,0000057 svjetlosnih godina od Zemlje do Marsa Imajući takve podatke, možemo zaključiti da je minimalna udaljenost između dva planeta jednaka 181 svjetlosnoj sekundi, odnosno 3 svjetlosne minute. Drugim riječima, između Marsa i Zemlje ima 0,00000570776255707763 svjetlosnih godina.
Koliko je vremena potrebno svjetlosti da stigne do Marsa?
Unatoč fizičkoj nedostupnosti, moguće je točno izračunati koliko je prosječno potrebno zvjezdanoj svjetlosti da putuje od Sunca do Marsa.
Let do Marsa sa središnje zvijezde Sunčevog sustava foton - čestica svjetlosti - bez uzimanja u obzir prepreka i smetnji može izvesti za 12,01 minutu. Izračuni su dobiveni iz stalna brzina svjetlost u vakuumu - 300 tisuća kilometara u sekundi - a prosječna udaljenost crvenog planeta od zvijezde je 228 milijuna km.
228 000 tisuća km / 300 tisuća km/s = 760 s = 12 minuta 1 sekunda - vrijeme potrebno za let od Sunca do Marsa ili natrag brzinom svjetlosti. Udaljenost kada je Mars u afelu svjetlost će prijeći za 13,01 minuta, u perihelu za 11 minuta.
Koliko traje let do Marsa brzinom svjetlosti?
Vrijeme za hipotetski let do Marsa lako je izračunati na temelju navedenih saznanja. Postoji precizno izračunata putanja leta, mogućnosti i minimalna udaljenost od Zemlje do Marsa. To je preko 54 milijuna km, što je 3 minute za svjetlosni tok. Samo ako se krećete brzinom svjetlosti, let do Marsa će trajati ne samo bezbrojne mjesece, već gotovo trenutke. Tri minute između Marsa i Zemlje brzinom svjetlosti teško je usporediti s bilo kojim zemaljskim transportom.
Crveni planet će biti nadohvat ruke ako čovječanstvo napreduje i putuje brzinom svjetlosti. Uz trenutni tempo znanstvenog razvoja, otkriće novih futurističkih načina prijevoza samo je pitanje vremena.
Svjetlosna godina- nesustavna jedinica za mjerenje udaljenosti u astronomiji.
Brojčano, jedan svjetlosna godina jednaka udaljenosti koju svjetlost prijeđe u jednoj godini.
Točnije, svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost prijeđe u vakuumu, bez utjecaja gravitacijskih polja, u jednoj julijanskoj godini (365,25 dana ili 31 557 600 standardnih sekundi).
U ruskoj literaturi, svjetlosna godina je označena kao “Sv. g.", na stranom: "ly"
Čemu je jedan jednak? svjetlosna godina:
Svjetlosna godina u kilometrima: 9 460 730 472 580,8 km.
9 460 730 472 580 800 metara
63.241.077 astronomskih jedinica (AU)
1 svjetlosna godina jednaka je 0,306601 parseka.
Osim svjetlosne godine, postoje i dijelovi svjetlosne godine: svjetlosni mjesec, svjetlosni tjedan, svjetlosni sat, svjetlosna minuta i svjetlosna sekunda. Rijetke su, ali bit će zanimljivo vidjeti kako se različite udaljenosti izražavaju u ovim jedinicama:
Svjetlosna godina je prilično prikladna jedinica za mjerenje udaljenosti u astronomiji. Najveća brzina kojom se informacije mogu širiti u našem svijetu je brzina svjetlosti. Stoga udaljenosti izražene u svjetlosnim godinama istovremeno pokazuju koliko brzo jedan svemirski objekt može utjecati na drugi.
Na primjer, vjerojatno ste čuli da se očekuje da će zvijezda Betelgeuse u zviježđu Orion eksplodirati u doglednoj budućnosti (zapravo, u roku od nekoliko stoljeća).
Betelgeuse se nalazi na udaljenosti od 495 do 640 svjetlosnih godina od nas.
Ako eksplodira upravo sada, onda će stanovnici Zemlje vidjeti ovu eksploziju tek za 500-600 godina.
A ako danas vidite eksploziju, sjetite se da se zapravo eksplozija dogodila u vrijeme Ivana Groznog...
Ovaj primjer jasno pokazuje koliko je svjetlosna godina prikladna - ona istovremeno pokazuje i udaljenost i vrijeme.
Svjetlosna godina - koliko ima zemaljskih godina?
Koliko zemaljske godine u svjetlosnoj godini? Dosta čudno pitanje, ali ponekad se pojavi... Svjetlosna godina je mjera udaljenosti, kao što je gore napisano, a zemaljska godina je mjera vremena. Stoga će odgovor na pitanje koliko Zemljinih godina ima jedna svjetlosna godina biti - nijedna :-)
ili reci svojim prijateljima:Istražujući vlastiti planet, tijekom stotina godina ljudi su izmišljali sve više i više novih sustava za mjerenje segmenata udaljenosti. Kao rezultat toga, odlučeno je da se jedan metar smatra univerzalnom jedinicom za duljinu, a duga udaljenost mjeri se u kilometrima.
Ali dolazak dvadesetog stoljeća donio je čovječanstvu novi problem. Ljudi su počeli pažljivo proučavati svemir - i pokazalo se da je prostranstvo Svemira toliko golemo da kilometri ovdje jednostavno nisu prikladni. U konvencionalnim jedinicama još uvijek možete izraziti udaljenost od Zemlje do Mjeseca ili od Zemlje do Marsa. Ali ako pokušate odrediti koliko kilometara je najbliža zvijezda udaljena od našeg planeta, brojka “preraste” u nezamisliv broj decimalnih mjesta.
Čemu je jednaka 1 svjetlosna godina?
Postalo je očito da je potrebna nova mjerna jedinica za istraživanje prostora svemira - a svjetlosna godina je to postala. U jednoj sekundi svjetlost prijeđe 300.000 kilometara. Svjetlosna godina - ovo je udaljenost koju će svjetlost prijeći za točno godinu dana – a prevedena u poznatiji brojevni sustav, ta je udaljenost jednaka 9.460.730.472.580,8 kilometara. Jasno je da je korištenje lakonske "jedne svjetlosne godine" puno prikladnije od korištenja ove ogromne brojke u izračunima svaki put.
Od svih zvijezda, Proxima Centauri nam je najbliža - udaljena je “samo” 4,22 svjetlosne godine. Naravno, u kilometrima brojka će biti nezamislivo velika. No, sve se uči u usporedbi – ako se uzme u obzir da je najbliža galaksija Andromeda čak 2,5 milijuna svjetlosnih godina udaljena od Mliječne staze, gore spomenuta zvijezda doista se počinje činiti kao vrlo bliski susjed.
Usput, korištenje svjetlosnih godina pomaže znanstvenicima da razumiju u kojim kutovima Svemira ima smisla tražiti inteligentan život, a gdje je slanje radio signala potpuno beskorisno. Uostalom, brzina radijskog signala slična je brzini svjetlosti - shodno tome, pozdrav upućen prema dalekoj galaksiji stići će na odredište tek nakon milijuna godina. Razumnije je očekivati odgovor od bližih "susjeda" - objekata čiji će hipotetski signali odgovora doći do zemaljskih uređaja barem tijekom života osobe.
1 svjetlosna godina je koliko Zemljinih godina?
Postoji široko rasprostranjeno pogrešno mišljenje da je svjetlosna godina jedinica vremena. Zapravo, to nije točno. Pojam nema nikakve veze sa zemaljskim godinama, ni na koji način s njima ne korelira i odnosi se isključivo na udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj zemaljskoj godini.
Udaljenosti između zvijezda toliko su velike da je njihovo mjerenje u kilometrima ili miljama vježba s beskonačnim nulama. Za označavanje udaljenosti u jednom sustavu koristi se uobičajeni mjerni sustav. Na primjer, kažu da je minimalna udaljenost od Zemlje do Marsa 55,76 milijuna kilometara. Sa zvijezdama je sve složenije, a ovdje se obično koriste koncepti svjetlosne godine i parseka.
Astronomska jedinica- mjerna jedinica usvojena u astronomiji za objekte Sunčevog sustava i objekte svemira koji su mu najbliži. Astronomska jedinica jednaka je 149 598 100 km (+- ~750 km), što je približno jednako prosječnoj udaljenosti Zemlje od Sunca. Suvremena promatranja bilježe postupni porast vrijednosti za 15 cm godišnje, što se objašnjava mogućim gubitkom mase od strane Sunca, posljedica Sunčevog vjetra.
Svjetlosna godina- udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini, u metrima je 9 460 730 472 580 800. Zapravo, svjetlost zvijezda koje vidimo u noći bez oblaka putovala je do našeg planeta stoljećima, a neke od njih više uopće ne postoje.
Parsek, također poznata kao "paralaksa lučne sekunde", udaljenost je s koje je prosječni radijus Zemljine orbite (okomito na liniju vida) vidljiv pod kutom od jedne lučne sekunde. Vrlo jednostavno, parsek = 3,26 svjetlosnih godina.
Zanimljivo je da je u popularnoj znanstvenoj i fantastičnoj literaturi uobičajeno koristiti koncept svjetlosne godine, a parseci se obično koriste samo u stručnim radovima i istraživanjima.
(Galaksija UDFj-39546284 je najudaljenija galaksija od Zemlje (13,3 milijarde svjetlosnih godina od Zemlje), na slici snimljenoj teleskopom Hubble izgleda kao crvena točka)
Nama najbliža zvijezda je Alpha Centauri, koja se nalazi 4,37 svjetlosnih godina od Zemlje. Ali najudaljenija galaksija (od prosinca 2012.) udaljena je od Zemlje čak 13,3 milijarde svjetlosnih godina! Ispostavilo se da kada se sunce ove galaksije (poznate pod simbolom UDFj-39546284) ugasi, čovječanstvo neće uskoro znati za to.
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 S Zemlja?
Odlučio sam današnji članak posvetiti objašnjavanju značenja ove mjerne jedinice, uspoređujući je s našim uobičajenim kilometrima i demonstrirajući ljestvicu na kojoj ona 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 školski tečaj fizičari, svi bi trebali 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.
