12 valominuuttia. Mikä on valovuosi

Kuten tiedätte, tutkijat ovat keksineet tähtitieteellisen yksikön, joka mittaa etäisyyksiä Auringosta planeetoihin sekä planeettojen välillä. Mikä on valovuosi?

Ensinnäkin on huomattava, että valovuosi on myös tähtitieteen mittayksikkö, mutta ei aika (kuten se saattaa näyttää sanan "vuosi" merkityksestä päätellen), vaan etäisyys.

Mikä on valovuosi

Kun tiedemiehet onnistuivat laskemaan etäisyydet lähimpiin tähtiin, kävi selväksi, että tähtitieteellistä yksikköä on hankala käyttää tähtimaailmassa. Oletetaan aluksi, että etäisyys Auringosta lähimpään tähteen on noin 4,5 valovuotta. Tämä tarkoittaa, että valo Auringosta lähimpään tähteen (se on muuten nimeltään Proxima Centauri) lentää 4,5 vuotta! Kuinka suuri tämä etäisyys on? Älkäämme kyllästykö ketään matematiikassa, vaan huomaamme, että kevyet hiukkaset lentävät sekunnissa 300 000 kilometriä. Eli jos lähetät signaalin kuuhun taskulampulla, tämä valo näkyy siellä alle puolessatoista sekunnissa. Auringosta maahan valo saavuttaa 8,5 minuuttia. Ja kuinka monta valonsädettä sitten lentää vuodessa?

Sanotaanpa heti: valovuosi on noin 10 biljoonaa kilometriä(biljoona on yksi, jota seuraa kaksitoista nollaa). Tarkemmin sanottuna 9 460 730 472 581 kilometriä. Jos lasketaan uudelleen tähtitieteellisissä yksiköissä, se on noin 67 000. Ja tämä on vain lähimpään tähteen!

On selvää, että tähtien ja galaksien maailmassa astronominen yksikkö ei sovellu mittauksiin. Laskelmissa on helpompi toimia valovuosina.

Soveltuvuus tähtien maailmassa

Esimerkiksi etäisyys Maan ja taivaan kirkkaimman tähden Siriuksen välillä on 8 valovuotta. Ja etäisyys Auringosta napatähteen on noin 600 valovuotta. Eli valo meiltä tulee sinne 600 vuodessa. Tämä on noin 40 miljoonaa tähtitieteellistä yksikköä. Vertailun vuoksi huomauttakaamme, että galaksimme - Linnunradan - koko (halkaisija) on noin 100 000 valovuotta. Lähin naapurimme, Andromeda-sumuksi kutsuttu spiraaligalaksi, on 2,52 miljoonan valovuoden etäisyydellä Maasta. On erittäin hankalaa ilmaista tämä tähtitieteellisillä yksiköillä. Mutta universumissa on esineitä, jotka ovat yleensä 15 miljardin valovuoden etäisyydellä meistä. Havaittavan maailmankaikkeuden säde on siis 13,77 miljardia valovuotta. Ja täydellinen universumi, kuten tiedätte, ulottuu havaittavan osan ulkopuolelle.

Muuten, havaitun maailmankaikkeuden halkaisija ei ole ollenkaan 2 kertaa säde, kuten voisi luulla. Asia on siinä, että tila laajenee ajan myötä. Ne kaukaiset esineet, jotka säteilivät valoa 13,77 miljardia vuotta sitten, lensivät vielä kauemmaksi meistä. Nykyään ne ovat yli 46,5 miljardin valovuoden päässä. Sen kaksinkertaistaminen vastaa 93 miljardia valovuotta. Tämä on havaittavan maailmankaikkeuden todellinen halkaisija. Niinpä sen kosmoksen osan koko, jota tarkkaillaan (ja jota kutsutaan myös metagalaksiksi), kasvaa koko ajan.

Ei ole mitään järkeä mitata tällaisia ​​etäisyyksiä kilometreissä tai tähtitieteellisissä yksiköissä. Rehellisesti sanottuna valovuodet eivät myöskään sovi tähän. Mutta ihmiset eivät ole vielä keksineet mitään parempaa. Luvut ovat niin suuria, että vain tietokone pystyy käsittelemään niitä.

Valovuoden määritelmä ja olemus

Täten, valovuosi (St. g.) on pituuden yksikkö, ei ajan, joka on auringonsäteen vuodessa eli 365 päivässä kulkema matka... Tämä mittayksikkö on erittäin kätevä sen selkeyden vuoksi. Sen avulla voit vastata kysymykseen, minkä ajan kuluttua voit odottaa vastausta, jos tietylle tähdelle lähetetään sähkömagneettinen viesti. Ja jos tämä ajanjakso on liian pitkä (esimerkiksi se on tuhat vuotta), sellaisissa toimissa ei ole mitään järkeä.

Tavalla tai toisella, päivittäisessä elämässämme mittaamme etäisyyksiä: lähimpään supermarkettiin, sukulaisten taloon toisessa kaupungissa, ja niin edelleen. Loputtomien ulkoavaruuksien osalta käy kuitenkin ilmi, että tuttujen arvojen, kuten kilometrien, käyttö on äärimmäisen irrationaalista. Ja pointti ei ole vain tuloksena olevien jättimäisten arvojen havainnoinnin monimutkaisuus, vaan niissä olevien numeroiden määrä. Jopa niin monen nollan kirjoittaminen on ongelma. Esimerkiksi lyhin etäisyys Marsista Maahan on 55,7 miljoonaa kilometriä. Kuusi nollaa! Mutta punainen planeetta on yksi lähimmistä naapureistamme taivaalla. Kuinka voimme käyttää hankalia lukuja, jotka saadaan laskettaessa etäisyyttä jopa lähimpiin tähtiin? Ja juuri nyt tarvitsemme sellaisen arvon kuin valovuosi. Kuinka paljon hän on? Selvitetään se nyt.

Valovuoden käsite liittyy läheisesti myös relativistiseen fysiikkaan, jossa tilan ja ajan läheinen yhteys ja keskinäinen riippuvuus syntyi 1900-luvun alussa, kun newtonilaisen mekaniikan postulaatit romahtivat. Ennen tätä etäisyysarvoa järjestelmän suuremman mittakaavan yksiköt

muodostui yksinkertaisesti: jokainen seuraava oli kokoelma pienempiä yksiköitä (senttiä, metriä, kilometriä ja niin edelleen). Valovuoden tapauksessa etäisyys oli sidottu aikaan. Nykyaikainen tiede tietää, että valon etenemisnopeus tyhjiössä on vakio. Lisäksi se on suurin nopeus luonnossa, joka on sallittu nykyaikaisessa relativistisessa fysiikassa. Nämä ajatukset loivat perustan uudelle merkitykselle. Valovuosi on yhtä suuri kuin etäisyys, jonka valonsäde kulkee yhden maanpäällisen kalenterivuoden aikana. Kilometreissä se on noin 9,46 * 10 15 kilometriä. On mielenkiintoista, että lähimpään kuuhun fotoni kattaa etäisyyden 1,3 sekunnissa. Aurinko on noin kahdeksan minuutin päässä. Mutta seuraavat lähimmät tähdet, Alfa, ovat jo noin neljän valovuoden päässä.

Etäisyys on fantastinen. Astrofysiikassa on vielä suurempi avaruuden mitta. Valovuosi vastaa noin kolmasosaa parsekista, vielä suurempi tähtienvälisen etäisyyden yksikkö.

Valon etenemisnopeus eri olosuhteissa

On muuten olemassa myös sellainen ominaisuus, että fotonit voivat edetä eri nopeuksilla eri ympäristöissä. Tiedämme jo kuinka nopeasti ne lentävät tyhjiössä. Ja kun he sanovat, että valovuosi on yhtä suuri kuin valon vuodessa kulkema etäisyys, he tarkoittavat täsmälleen tyhjää tilaa. On kuitenkin mielenkiintoista huomata, että muissa olosuhteissa valon nopeus voi olla pienempi. Esimerkiksi ilmassa fotonit siroavat hieman hitaammin kuin tyhjiössä. Kumpi riippuu ilmakehän erityistilasta. Siten kaasutäytteisessä ympäristössä valovuosi vastaisi hieman pienempää arvoa. Se poikkeaisi kuitenkin oleellisesti hyväksytystä.

Ymmärtääksesi "valovuoden" käsitteen merkityksen, sinun on ensin muistettava fysiikan koulukurssi, erityisesti valon nopeutta käsittelevä osio. Joten valon nopeus tyhjiössä, jossa siihen eivät vaikuta erilaiset tekijät, kuten gravitaatio- ja magneettikentät, suspendoituneet hiukkaset, läpinäkyvän väliaineen taittuminen jne., on 299 792,5 kilometriä sekunnissa. Sinun on ymmärrettävä, että tässä tapauksessa valo ymmärretään ihmisen näön havaitsemana.

Vähemmän tunnetut etäisyyden mittayksiköt ovat valokuukausi, viikko, päivä, tunti, minuutti ja sekunti.

Valovuosi ja muut etäisyydet

Koska etäisyydet ovat valtavia, niiden mittaaminen tavallisissa yksiköissä olisi järjetöntä ja hankalaa. Näiden näkökohtien perusteella otettiin käyttöön erityinen - valovuosi, eli etäisyys, jonka valo kulkee niin kutsutussa Juliaanisessa vuodessa (vastaa 365,25 päivää). Kun otetaan huomioon, että jokainen päivä sisältää 86 400 sekuntia, voidaan laskea, että valonsäde kulkee useita yli 9,4 kilometriä vuodessa. Tämä arvo näyttää kuitenkin valtavalta, esimerkiksi etäisyys Maata lähimpään tähteen Proxima Centauriin on 4,2 vuotta ja Linnunradan galaksin halkaisija ylittää 100 000 valovuotta, eli ne visuaaliset havainnot, joita voidaan tehdä nyt heijastaa kuvaa, joka oli olemassa noin satoja tuhansia vuosia sitten.

Valosäde kulkee etäisyyden Maasta Kuuhun noin sekunnissa, mutta auringonvalo saavuttaa planeettamme yli kahdeksan minuutin ajan.

Ammattimaisessa astrofysiikassa valovuoden käsitettä käytetään harvoin. Tiedemiehet käyttävät pääasiassa yksiköitä, kuten parsec ja tähtitieteellistä yksikköä. Parsek on etäisyys kuvitteellisesta pisteestä, josta Maan kiertoradan säde nähdään yhden kaarisekunnin kulmassa (1/3600 astetta). Keskimääräistä kiertoradan sädettä, eli etäisyyttä maasta aurinkoon, kutsutaan tähtitieteelliseksi yksiköksi. Parsek on noin kolme valovuotta eli 30,8 biljoonaa kilometriä. Tähtitieteellisen yksikön pituus on noin 149,6 miljoonaa kilometriä.

NASA ilmoitti 22. helmikuuta 2017, että yhden TRAPPIST-1-tähden läheltä löydettiin 7 eksoplaneettaa. Kolme niistä on sellaisilla etäisyyksillä tähdestä, jolla planeetalla voi olla nestemäistä vettä, ja vesi on elämän avainedellytys. On myös raportoitu, että tämä tähtijärjestelmä sijaitsee 40 valovuoden etäisyydellä Maasta.

Tämä viesti aiheutti paljon melua tiedotusvälineissä, joillekin näytti jopa siltä, ​​että ihmiskunta on rakentamassa uusia siirtokuntia uuden tähden lähelle, mutta näin ei ole. Mutta 40 valovuotta on paljon, se on PALJON, se on liian monta kilometriä, eli tämä on hirvittävän kolossaali etäisyys!

Fysiikan kurssista tunnetaan kolmas kosminen nopeus - tämä on nopeus, joka keholla on oltava maan pinnalla päästäkseen aurinkokunnan ulkopuolelle. Tämän nopeuden arvo on 16,65 km/s. Orbitaaliavaruusalukset nousevat nopeudella 7,9 km/s ja kiertävät Maan. Periaatteessa nopeus 16-20 km / s on melko saavutettavissa nykyaikaisille maatekniikoille, mutta ei enempää!

Ihmiskunta ei ole vielä oppinut kiihdyttämään avaruusaluksia nopeammin kuin 20 km/s.

Lasketaan kuinka monta vuotta 20 km/s nopeudella kulkevalla avaruusaluksella kestää 40 valovuoden matkaa ja saavuttaa tähti TRAPPIST-1.
Yksi valovuosi on etäisyys, jonka valonsäde kulkee tyhjiössä ja valon nopeus on noin 300 tuhatta km/s.

Ihmiskäden tekemä avaruusalus lentää 20 km/s nopeudella eli 15 000 kertaa valon nopeutta hitaammin. Tällainen alus kattaa 40 valovuotta ajassa, joka on 40 * 15000 = 600000 vuotta!

Maa-alus (nykyisellä tekniikan tasolla) saavuttaa TRAPPIST-1-tähden noin 600 tuhannessa vuodessa! Homo sapiens on ollut maan päällä (tutkijoiden mukaan) vain 35-40 tuhatta vuotta, ja täällä se on jopa 600 tuhatta vuotta!

Lähitulevaisuudessa teknologia ei salli ihmisten saavuttaa TRAPPIST-1-tähteä. Jopa lupaavien moottoreiden (ioni, fotoni, avaruuspurjeet jne.), joita ei ole olemassa maallisessa todellisuudessa, arvioidaan pystyvän kiihdyttämään laivan nopeuteen 10 000 km/s, mikä tarkoittaa, että lentoaika TRAPPISTiin -1 järjestelmä lyhennetään 120 vuoteen... Tämä on jo enemmän tai vähemmän hyväksyttävä aika lentämiseen keskeytetyn animaation avulla tai useille uudisasukkaiden sukupolville, mutta nykyään kaikki nämä moottorit ovat fantastisia.

Jopa lähimmät tähdet ovat liian kaukana ihmisistä, liian kaukana, galaksimme tai muiden galaksiemme tähdistä puhumattakaan.

Linnunrata-galaksimme halkaisija on noin 100 tuhatta valovuotta, eli nykyaikaisen maa-aluksen polku päästä päähän on 1,5 miljardia vuotta! Tieteen mukaan maapallomme on 4,5 miljardia vuotta vanha ja monisoluinen elämä noin 2 miljardia vuotta vanha. Etäisyys meitä lähimpään galaksiin - Andromeda-sumuon - on 2,5 miljoonan valovuoden päässä Maasta - mikä hirvittävä etäisyys!

Kuten näette, kaikista elävistä ihmisistä kukaan ei koskaan astu jalkansa planeetan maan päälle lähelle toista tähteä.

Galaktiset etäisyysvaa'at

Valovuosi ( St. G., ly) on järjestelmän ulkopuolinen pituusyksikkö, joka on yhtä suuri kuin valon yhdessä vuodessa kulkema matka.

Tarkemmin sanottuna Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton (IAS) määritelmän mukaan valovuosi on yhtä suuri kuin matka, jonka valo kulkee tyhjiössä ilman gravitaatiokenttien vaikutusta yhdessä Juliaanisessa vuodessa (määritelmän mukaan 365,25 standardia). päivät 86 400 SI sekuntia tai 31 557 600 sekuntia). Juuri tätä määritelmää suositellaan käytettäväksi populaaritieteellisessä kirjallisuudessa. Ammatillisessa kirjallisuudessa parsekkeja ja kerrannaisia ​​(kilo- ja megaparsekkeja) käytetään yleensä ilmaisemaan pitkiä etäisyyksiä valovuosien sijaan.

Aikaisemmin (vuoteen 1984) valovuosi oli valon yhden trooppisen vuoden aikana kulkema matka, joka johtui kaudesta 1900.0. Uusi määritelmä eroaa vanhasta noin 0,002 %. Koska tätä etäisyysyksikköä ei käytetä erittäin tarkkoihin mittauksiin, vanhan ja uuden määritelmän välillä ei ole käytännön eroa.

Numeeriset arvot

Valovuosi on:

• 9 460 730 472 580 800 metriä (noin 9,46 petametriä)
• 63 241,077 tähtitieteellistä yksikköä (AU)
• 0,306 601 parsek

Liittyvät yksiköt

Seuraavia yksiköitä käytetään melko harvoin, yleensä vain suosituissa julkaisuissa:

• 1 valosekunti = 299 792,458 km (tarkka)
• 1 valominuutti ≈ 18 miljoonaa km
• 1 valotunti ≈ 1079 miljoonaa km
• 1 valopäivä ≈ 26 miljardia km
• 1 valoviikko ≈ 181 miljardia km
• 1 valokuukausi ≈ 790 miljardia km

Etäisyys valovuosina

Valovuosi on hyvä kuvaamaan etäisyysasteikkoja tähtitiedessä.