Відомості про наше найближче космічне оточення стають загальнодоступними: рядові користувачі можуть, не виходячи з дому, підрахувати відстані до сусідніх планет і час до них. Цікавлячись питанням про віддаленість Марса від Сонця, варто ознайомитись із основами вимірювання космічних дистанцій.
У чому вимірюють відстань до зірок і що таке світловий рік
Одиниці відстаней у космосі особливі, виведені з міжнародної системи виміру окрему графу.
А.е. - Це міра відстані в астрономії, що показує дальність середнього розташування третьої планети - Землі - від Сонця.
А.е.– одиниця виміру відстаней в астрономії, що дорівнює 149 597 870 км.
Також можна назвати цю одиницю радіусом орбіти нашої планети.
АЕ - це відстань між центрами, Землі та її орбіти В астрономічних одиницях можна вимірювати дистанції між об'єктами всередині однієї зоряної системи, подібної до Сонячної. Для масштабів Всесвіту а. - Дуже мала одиниця. Тому між зірками та галактиками відстань виражається у світлових роках.
У фізиці світло довгий час було еталоном найшвидшого явища у світі, але в космічних, неосяжних масштабах навіть світло не рухається миттєво. По дорозі з одного куточка Всесвіту до іншого світло сповільнюється, розсіюється, змінює спектр, зустрічає матеріальні перешкоди.
Світловий рік– це зоряна відстань, яка встигає за один земний рік подолати світло 9 460 730 472 580 800 км
Дистанція одного світлового рокудорівнює добутку швидкості світла однією земний рік. Юліанський рік потрібно перед множенням перевести на секунди, тому що швидкість світла теж виражається в секундах.
Юліанський рік(a) - одиниця виміру часу в астрономії дорівнює 365,25 юліанським дням
Спираючись на астрономічніодиниці можна виконати складніші розрахунки.
Світлова швидкість
Те, що мається на увазі під променями видимого світла, є потік не атомних частинокфотонів, назва яких походить від грецького терміна "фотос" - "світло".
Для землянина один світловий рік – непереборна велика відстань. Середньостатистична людина самотужки за умов гравітації Землі може розвивати швидкість близько 20 км/год. Фотони переміщуються у 60 мільйонів разів швидше і пролітають 300 тисяч кілометрів щосекунди. Це максимальна швидкістьдосягається видимим світлом у вакуумі.
Швидкість світлау вакуумі дорівнює 299792458 м/с
У опорі повітряного чи водного середовища, наприклад, у атмосфері чи океанах Землі відповідно, світло втрачає у швидкості трохи більше 25% і долає 225 тис. кілометрів на секунду.
З цих даних випливають і всі інші розрахунки, що дозволяють оцінити можливість перельотів Сонячною системою і між зірками. За одну хвилину світло долає 18 мільйонів кілометрів космічного простору.
Чим більше людина наблизиться до технічного прогресу, що досягає світлову швидкість, тим менше часу потрібно буде витрачати на космічні подорожі.
Скільки світлових років до Марса
Як подолати величезну відстань, і нам давно відомо на практичних прикладах.
Скільки летіти на червону планету астронавтам-землянам – це рівняння зі змінним значенням, тому що наша планета та Марс постійно перебувають у русі. Кожна планета спрямована своєю орбітою навколо Сонця. Планети можуть наближатися один до одного або перебувати по різні боки зірки на граничному видаленні.
Зрозуміло, найбільш економічним для землян рішенням буде політ до Марса, коли планети знаходяться на мінімальній дистанції.
Відстань, яка світло проходить за один рік, дорівнює 9460,73 мільярдів кілометрів. Мінімальна можлива відстань між Землею та Марсом дорівнює 54,55 млн. км.
0.0000057 світлових років від Землі до Марса Маючи такі дані можна зробити висновок, що мінімальна відстань між двома планетами - дорівнює 181 світловим секундам, або 3-м світловим хвилинам. Іншими словами, між Марсом і Землею 0.00000570776255707763 світлових років.
Скільки світло летить до Марса
Незважаючи на фізичну недосяжність, можливий точний розрахунок того, скільки в середньому йде від Сонця до Марса зоряне світло.
Політ до Марса від центральної зірки Сонячної системи може бути здійснений фотоном – світловою часткою – без урахування перешкод та перешкод за 12,01 хвилин. Розрахунки виходять з постійної швидкостісвітла у вакуумі – 300 тис. кілометрів на секунду – та середньою дистанцією червоної планети від зірки, що дорівнює 228 млн. км.
228 000 тис. км / 300 тис. км / с = 760 с = 12 хвилин 1 секунда - час, потрібний на переліт з Сонця на Марс або назад зі швидкістю світла. Дистанцію коли Марс знаходиться в афелії, світло пройде за 13,01 хвилин, у перигелії за 11 хвилини.
Скільки летіти за часом до Марса зі швидкістю світла
Час гіпотетичного польоту до Марса просто вирахувати з урахуванням вищевикладених знань. Є точно підрахована траєкторія польоту, можливості та мінімальна відстань від Землі до Марса. Воно складає понад 54 млн км, це 3 хвилини для світлового потоку. Тільки якщо переміщатися зі швидкістю світла, летіти до Марса доведеться не кілька нечисленних місяців, а майже миті. Три хвилини між Марсом та Землею зі світловою швидкістю важко порівняти з будь-яким земним транспортом.
Червона планета буде досяжною, якщо людство досягне прогресу, що дозволяє літати на світловій швидкості. З поточними темпами розвитку науки відкриття нових футуристичних видів транспорту – лише питання часу.
Світловий рік- Позасистемна одиниця вимірів відстаней в астрономії.
Чисельно, один світловий рікдорівнює відстані, яка проходить світло протягом одного року.
Якщо точніше, то світловий рік – це відстань, яка проходить світло у вакуумі, без впливу гравітаційних полів, за один юліанський рік (365,25 діб або 31 557 600 стандартних секунд).
У російській літературі світловий рік позначається «св. р.», у закордонній: «ly»
Чому дорівнює один світловий рік:
Світловий рік за кілометри: 9 460 730 472 580,8 км.
9 460 730 472 580 800 метрів
63 241,077 астрономічної одиниці (а. е.)
1 світловий рік дорівнює 0,306601 парсека.
Крім світлового року виділяють також частки світлового року: світловий місяць, світловий тиждень, світлова година, світлова хвилина та світлова секунда. Вони рідко зустрічаються, але цікаво буде подивитися, як виражаються різні відстані в цих одиницях:
Світловий рік – досить зручна одиниця вимірів відстаней в астрономії. Найбільша швидкість, з якою може поширюватися інформація у світі - швидкість світла. Тому відстані, виражені у світлових роках, одночасно показують, як швидко один космічний об'єкт може вплинути на інший.
Наприклад, ви напевно чули, що зірка Бетельгейзе в сузір'ї Оріон повинна вибухнути в найближчому майбутньому (насправді - в межах кількох століть).
Бетельгейзе розташована від нас на відстані від 495 до 640 світлових років.
Якщо вона вибухає прямо зараз, цей вибух жителі Землі побачать лише через 500-600 років.
А якщо ви бачите вибух сьогодні, то пам'ятайте, що насправді вибух стався приблизно за часів Івана Грозного...
З цього прикладу видно, наскільки зручний світловий рік - він одночасно показує і відстань, і час.
Світловий рік - скільки це земних років
Скільки земних роківу світловому рокі? Досить дивне питання, але іноді зустрічається... Світловий рік – це міра відстані, як написано вище, а земний рік – міра часу. Тому, відповіддю на запитання, скільки земних років в одному світловому році буде - жодного:-)
або розкажіть друзям:Досліджуючи власну планету, упродовж сотень років люди винаходили все нові й нові системи для вимірювання відрізків відстані. У результаті було вирішено вважати універсальною одиницею довжини один метр, а великий шлях виміряти за кілометри.
Але двадцяте століття поставило перед людством нову проблему. Люди почали уважно вивчати космос – і виявилося, що простори Всесвіту неосяжні настільки, що кілометри тут просто не годяться. У звичних одиницях ще можна висловити відстань від Землі до Місяця чи Землі до Марса. Але якщо намагатися визначити, на скільки кілометрів відстане від нашої планети найближча зірка, цифра «обростає» неймовірною кількістю знаків після коми.
Чому дорівнює 1 світловий рік?
Стало очевидно, що для дослідження просторів космосу необхідна нова одиниця виміру – і нею став світловий рік. За секунду світло проходить 300 000 кілометрів. Світловий рік - це відстань, яке світло пройде рівно за рік - і в перекладі на більш звичну систему числення ця відстань дорівнює 9460730472580, 8 кілометра.Зрозуміло, що використовувати лаконічне «один світловий рік» набагато зручніше, ніж щоразу застосовувати у розрахунках цю величезну цифру.
З усіх зірок найближче до нас знаходиться Проксима Центавра - вона видалена «лише» на 4,22 світлових років. Звичайно, у перерахунку на кілометри цифра вийде неймовірно величезною. Однак усе пізнається в порівнянні - якщо враховувати, що найближча галактика під назвою Андромеда віддалена від Чумацького Шляху на цілих 2,5 мільйона світлових років, вищезгадана зірка і справді починає здаватися дуже близькою сусідкою.
До речі, використання світлових років допомагає вченим зрозуміти, в яких куточках Всесвіту має сенс шукати розумне життя, а куди посилати радіосигнали марно. Адже швидкість радіосигналу аналогічна швидкості світла - відповідно, вітання, відправлене у бік далекої галактики, досягне мети лише за мільйони років. Відповіді розумніше чекати від ближчих «сусідів» - об'єктів, гіпотетичні сигнали у відповідь яких доберуться до земних апаратів хоча б протягом життя людини.
1 світловий рік це скільки земних років?
Широко поширена хибна думка, що світловий рік є одиницею виміру часу. Насправді це не так. Термін не має жодного відношення до земних років, ніяк з ними не співвідноситься і позначає виключно відстань, що світло проходить за один земний рік.
Відстані між зірками настільки великі, що вимірювати їх кілометрами чи милями – заняття з нескінченними нулями. Звичну систему вимірювань застосовують позначення відстаней у одній системі. Наприклад, що мінімальна відстань від Землі до Марса - 55,76 мільйонів кілометрів. Із зірками все складніше, і тут зазвичай використовують поняття світлового року та парсека.
Астрономічна одиниця- прийнята в астрономії одиниця виміру об'єктів Сонячної системи та найближчих до неї об'єктів Всесвіту. Астрономічна одиниця дорівнює 149 598 100 км (+- ~750 км), що дорівнює середньому відстані Землі від Сонця. Сучасні спостереження зафіксували поступово збільшення значення на 15 см щорічно, що пояснюється можливою втратою Сонцем маси наслідки сонячного вітру.
Світловий рік- відстань, яка світло проходить за один рік, у метрах це 9 460 730 472 580 800. Насправді світло зірок, яке ми бачимо в безхмарну ніч, йшло до нашої планети багато століть, а деякі з них взагалі більше не існують.
Парсек, він же «паралакс кутової секунди» - це відстань, з якої середній радіус орбіти Землі (перпендикулярний до променя зору), видно під кутом в одну секунду кутову. Якщо дуже легко, то парсек = 3,26 світловим рокам.
Цікаво те, що у науково-популярній та фантастичній літературі прийнято використовувати поняття світлового року, а парсеками зазвичай користуються лише у професійних працях та дослідженнях.
(Галактика UDFj-39546284 - найдальша від Землі галактика (13,3 мільярда світлових років від Землі), на знімку, зробленому телескопом Хаббл виглядає, як червона точка)
Найближча до нас зірка – це Альфа Центавра, яка знаходиться від Землі на відстані 4,37 світлових років. А ось до найвіддаленішої галактики (станом на грудень 2012 року) від Землі цілих 13,3 мільярдів світлових років! Виходить, коли сонце цієї галактики (відомої під індексом UDFj-39546284) згасне, людство про це дізнається ще не скоро.
Напевно, почувши в якомусь фантастичному бойовику вираз а-ля «до Татуїна двадцять. світлових років», багато хто ставився закономірними питаннями. Озвучу деякі з них:
Хіба рік це не час?
Тоді що ж таке світловий рік?
Скільки у ньому кілометрів?
За скільки подолає світловий рік космічний корабельз Землі?
Сьогоднішню статтю я вирішив присвятити поясненню значення цієї одиниці виміру, порівнянню її з нашими звичними кілометрами та демонстрації масштабів, якими оперує Всесвіт.
Віртуальний гонщик.
Уявімо собі людину, порушуючи всі правила, що несеться по шосе зі швидкістю 250 км/год. За дві години він подолає 500 км, а за чотири – цілих 1000. Якщо, звичайно, не розіб'ється у процесі…
Здавалося б, ось це швидкість! Але для того, щоб обігнути всю земну кулю (≈ 40 000 км), нашому гонщику знадобиться в 40 разів більше часу. А це вже 4х40 = 160 годин. Або майже цілий тиждень безперервної їзди!
У результаті, однак, ми не скажемо, що він подолав 40 000 000 метрів. Так як лінь завжди змушувала нас вигадувати і використовувати коротші альтернативні одиниці виміру.
Межа.
З шкільного курсуфізики кожному має бути відомо, що найшвидший їздок у Всесвіту- Світло. За одну секунду його промінь долає відстань приблизно 300 000 км, а земна куля, таким чином, вона обігне за 0,134 секунди. Це в 4298507 разів швидше, ніж наш віртуальний гонщик!
Від Землідо Місяцясвітло доходить у середньому за 1,25 с, до Сонцяа його промінь домчить трохи більше, ніж за 8 хвилин.
Колосально, чи не так? Адже поки що не доведено існування швидкостей, більших швидкості світла. Тому вчений світ вирішив, що логічно вимірюватиме космічні масштаби в одиницях, які за певні інтервали часу проходить радіохвиля (яке світло, зокрема, і є).
Відстань.
Таким чином, світловий рік- ні що інше, як відстань, яку промінь світла долає за один рік. У міжзоряних масштабах використовувати одиниці відстані, менші за цю, не має особливого сенсу. І все-таки вони є. Ось їх наближені значення:
1 світлова секунда - 300 000 км;
1 світлова хвилина ≈ 18000000 км;
1 світлова година ≈ 1080000000 км;
1 світлова доба ≈ 26 000 000 000 км;
1 світловий тиждень ≈ 181 000 000 000 км;
1 світловий місяць ≈ 790 000 000 000 км.
А тепер, щоб ви розуміли, звідки беруться цифри, обчислимо, до чого дорівнює один світловий рік.
У році 365 діб, на добу 24 години, у годині 60 хвилин, а в хвилині 60 секунд. Таким чином, рік складається з 365 х 24 х 60 х 60 = 31536000 секунд. За секунду світло проходить 300 000 км. Отже, протягом року його промінь подолає відстань 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 км.
Це число читається так: Дев'ять трильйонів, чотириста шістдесят мільярдів і вісімсот мільйонівкілометрів.
Звичайно, точне значення світлового рокутрохи відрізняється від обчисленого нами. Але при описі відстаней до зірок у науково-популярних статтях найвища точність у принципі не потрібна, і сотня-друга мільйонів кілометрів тут особливої ролі не зіграють.
А тепер продовжимо наші мисленні експерименти…
Масштаби.
Припустимо, що сучасний космічний корабельзалишає Сонячну систему із третьою космічною швидкістю (≈ 16,7 км/с). Перший світловий ріквін подолає за 18 000 років!
4,36 світлових роківдо найближчої до нас зіркової системи ( Альфи Центавра, див. зображення на початку) він подолає приблизно за 78 тисяч років!
Нашу галактику Чумацький Шлях, що має в діаметрі приблизно 100 000 світлових років, він перетне за 1 млрд. 780 млн. років.
