12 valoisaa minuuttia. Mikä on kevyt vuosi

Kuten tiedät, tutkijat keksivät tähtitieteellisen yksikön mittaamaan etäisyydet Auringosta planeetoihin ja planeettojen välillä. Ja mikä on valovuosi?

Ensinnäkin on huomattava, että valovuosi on myös tähtitiedessä omaksuttu mittayksikkö, mutta ei ajan (kuten se voi vaikuttaa, sanan "vuosi" merkityksen perusteella), vaan etäisyyden perusteella.

Mikä on valovuosi

Kun tutkijat onnistuivat laskemaan etäisyydet lähimpään tähtiin, kävi ilmeiseksi, että tähtimaailmassa tähtitieteellisen yksikön käyttö on hankalaa. Ensinnäkin sanotaan, että etäisyys auringosta lähimpään tähtiin on noin 4,5 valovuotta. Tämä tarkoittaa, että valo aurinkoomme lähimmästä tähdestä (jota kutsutaan muuten Proxima Centauriksi) lentää 4,5 vuotta! Kuinka suuri tämä etäisyys on? Emme kyllästä ketään matematiikan kanssa, huomaamme vain, että toisessa valon hiukkaset lentävät 300 000 kilometriä. Toisin sanoen, jos lähetät taskulampulla signaalin kuun suuntaan, tämä valo näkyy siellä alle puolitoista sekunnissa. Auringosta maapallolle valo saavuttaa 8,5 minuutissa. Ja kuinka monta valonsätettä lentää vuodessa?

Sanotaan heti: valovuosi on noin 10 biljoonaa kilometriä (biljoona on yksikkö, jossa on kaksitoista nollaa). Tarkemmin sanottuna 9 460 730 472 581 km. Jos lasketaan tähtitieteellisiin yksiköihin, se on noin 67 000. Ja tämä on vain lähimpään tähtiin!

On selvää, että tähti- ja galaksimaailmassa tähtitieteellinen yksikkö ei sovellu mittauksiin. On helpompaa käyttää laskelmissa valovuosien kanssa.

Sovellettavuus tähtimaailmassa

Esimerkiksi etäisyys maasta Sirius-taivaan kirkkaimpaan tähtiin on 8 valovuotta. Ja etäisyys auringosta pohjatähtiin on noin 600 valovuotta. Eli meiltä tuleva valo pääsee sinne 600 vuoden ajan. Se on noin 40 miljoonaa tähtitieteellistä yksikköä. Vertailun vuoksi osoitamme, että galaksiamme - Linnunradan - koko (halkaisija) on noin 100 000 valovuotta. Lähin naapurimme on spiraaligalaksi nimeltään Andromedan köysi, joka on 2,52 miljoonaa valovuotta kaukana Maasta. On erittäin hankalaa ilmoittaa tämä tähtitieteellisissä yksiköissä. Mutta universumissa on esineitä, jotka ovat kokonaan 15 miljardin valovuoden päässä meistä. Joten havaitun maailmankaikkeuden säde on 13,77 miljardia valovuotta. Ja koko maailmankaikkeus, kuten tiedätte, ulottuu havaitun osan ulkopuolelle.

Muuten, havaitun universumin halkaisija ei ole lainkaan 2-kertainen säde, kuten saatat ajatella. Asia on, että ajan myötä tila laajenee. Ne kaukaiset esineet, jotka säteilivat valoa 13,77 miljardia vuotta sitten, lensivat vielä kauempana meistä. Nykyään ne ovat yli 46,5 miljardia valovuotta meistä. Kaksinkertaistamalla tämän, tulemme 93 miljardia valovuotta. Tämä on havaittavan maailmankaikkeuden todellinen halkaisija. Joten tarkkailtavan kosmoksen osan koko (jota kutsutaan myös Metagalaxyksi) kasvaa koko ajan.

Ei ole mitään syytä mitata tällaisia \u200b\u200betäisyyksiä kilometreinä tai tähtitieteellisinä yksikköinä. Rehellisesti sanottuna valoajat eivät ole aivan sopivia täällä. Mutta ihmiset eivät ole vielä keksineet mitään parempaa. Numerot ovat niin valtavia, että vain tietokone pystyy käsittelemään niitä.

Määritelmä ja olemus valovuosi

Täten, valovuosi (sv.) on pituusyksikkö, ei aika, joka on auringonsäteen kuljettu matka vuoden aikana, toisin sanoen yli 365 päivää. Tämä mittayksikkö on erittäin kätevä sen näkyvyyden vuoksi. Sen avulla voit vastata kysymykseen, minkä ajan kuluttua voit odottaa vastausta, jos lähetät sähkömagneettisen viestin tietylle tähtiä. Ja jos tämä ajanjakso on liian pitkä (esimerkiksi tuhat vuotta), niin sellaisissa teoissa ei ole mitään järkeä.

Tavalla tai toisella, mittaamme jokapäiväisessä elämässämme etäisyyksiä: lähimpään supermarketiin, toisessa kaupungissa asuvien sukulaisten taloon ja niin edelleen. Kun kyse on loputtomista ulkoavaruksista, käy kuitenkin ilmi, että tuttujen arvojen, kuten kilometrien, käyttö on erittäin irrationaalista. Ja tässä ei ole kyse vain tuloksena olevien jättimäisten arvojen havaitsemisen vaikeudesta, vaan myös niiden lukumäärässä. Jopa niin monen nollan kirjoittamisesta tulee ongelma. Esimerkiksi Marsista maapallolle lyhin etäisyys on 55,7 miljoonaa kilometriä. Kuusi nollaa! Mutta punainen planeetta on yksi taivaan lähimmistä naapureistamme. Kuinka käyttää tilaa vieviä lukuja, jotka saadaan, kun lasketaan etäisyys jopa lähimpään tähtiin? Ja nyt tarvitsemme sellaista määrää kuin kevyt vuosi. Kuinka paljon hän on? Nyt selvitetään se.

Kevytvuoden käsite liittyy läheisesti myös relativistiseen fysiikkaan, jossa tilan ja ajan läheinen yhteys ja keskinäinen riippuvuus syntyivät 1900-luvun alussa, kun Newtonin mekaniikan postulaatit romahtivat. Tähän etäisyyteen suurempia yksiköitä järjestelmässä

muodostui melko yksinkertaisesti: jokainen seuraava oli kokoelma pienemmän luokan yksiköitä (senttimetrejä, metriä, kilometrejä ja niin edelleen). Kevytvuoden tapauksessa etäisyys oli sidottu aikaan. Moderni tiede tietää, että valon nopeus tyhjiössä on vakio. Lisäksi se on luonnossa suurin nopeus, joka on sallittu modernissa relativistisessa fysiikassa. Nämä ajatukset asetettiin uuden merkityksen pohjalta. Kevyt vuosi on etäisyys, jonka valonsäde kulkee yhden maan kalenterivuoden aikana. Kilometreinä se on noin 9,46 * 10 15 kilometriä. Mielenkiintoista on, että lähimpään kuuhun fotoni kulkee 1,3 sekunnin etäisyydellä. Aurinkoon - noin kahdeksan minuuttia. Ja täällä seuraaviin lähimpään tähtiin, Alfaan ja jo noin neljä valovuotta.

Vain fantastinen matka. Astrofysiikassa on vielä suurempi avaruusmitta. Kevyt vuosi on noin kolmasosa parsasta, vielä suurempi yksiköiden välinen etäisyys.

Valon etenemisnopeus eri olosuhteissa

Muuten, siellä on myös sellainen ominaisuus, että fotonit voivat levitä eri nopeuksilla eri ympäristöissä. Tiedämme jo, kuinka nopeasti ne lentävät tyhjiössä. Ja kun he sanovat, että valovuosi on yhtä suuri kuin valon kulkema etäisyys vuodessa, he tarkoittavat tyhjää tilaa. On kuitenkin mielenkiintoista huomata, että muissa olosuhteissa valon nopeus voi olla pienempi. Esimerkiksi ilmassa fotonit leviävät hiukan pienemmällä nopeudella kuin tyhjiössä. Kumpi se riippuu ilmakehän tietystä tilasta. Siten kaasutäytteisessä ympäristössä valovuosi olisi hiukan pienempi arvo. Se eroaa kuitenkin merkityksettömästi hyväksytystä.

Jotta voidaan ymmärtää käsitteen ”valovuosi” merkitys, sinun on ensin muistettava koulun fysiikan kurssi, erityisesti kohta valon nopeudesta. Joten valon nopeus tyhjiössä, jossa siihen ei vaikuta eri tekijät, kuten painovoima- ja magneettikentät, suspendoituneet hiukkaset, läpinäkyvän väliaineen taittuminen jne., On 299 792,5 km / s. Sinun on ymmärrettävä, että tässä tapauksessa ihmisen visio havaitsee valolla, jota tarkoitamme.

Vähemmän tunnettuja etäisyysyksiköitä ovat kevyt kuukausi, viikko, päivä, tunti, minuutti ja sekunti.

Valovuosi ja muut etäisyydet

Koska etäisyydet ovat valtavat, niiden mittaaminen tavanomaisissa yksiköissä olisi irrationaalista ja hankalaa. Näiden huomioiden perusteella otettiin käyttöön erityinen valovuosi, eli etäisyys, jota valo kulkee ns. Julian-vuoden aikana (vastaa 365,25 päivää). Koska jokainen päivä sisältää 86 400 sekuntia, voidaan laskea, että vuodessa valonsäde kulkee muutama yli 9,4 kilometrin etäisyys. Tämä voimakkuus näyttää valtavalta, mutta esimerkiksi etäisyys lähimpään Proxima Centauri -tähtiin Maahan on 4,2 vuotta ja Linnunradan galaksin halkaisija ylittää 100 000 valovuotta, toisin sanoen visuaaliset havainnot, jotka voidaan nyt tehdä, heijastavat kuvaa, joka oli olemassa ympärillä satoja tuhansia vuosia sitten.

Valonsäde kulkee maapallosta kuuhun noin sekunnissa, mutta auringonvalo saavuttaa planeettamme yli kahdeksan minuuttia.

Ammattimaisessa astrofysiikassa valoajan käsitettä käytetään harvoin. Tutkijat toimivat pääasiassa yksiköissä, kuten parsassa ja tähtitieteellisissä yksiköissä. Parsec on etäisyys kuvitteelliseen pisteeseen, josta Maan kiertorata on näkyvissä yhden kulmaisen sekunnin kulmassa (1/3600 astetta). Kiertoradan keskimääräistä sädettä, ts. Etäisyyttä maasta aurinkoon, kutsutaan tähtitieteelliseksi yksiköksi. Parsec on noin kolme valovuotta eli 30,8 biljoonaa kilometriä. Tähtitieteellinen yksikkö on suunnilleen yhtä suuri kuin 149,6 miljoonaa kilometriä.

NASA ilmoitti 22. helmikuuta 2017, että yhdestä tähdestä TRAPPIST-1 löytyi 7 eksoplaneettaa. Kolme heistä on etäisyydellä tähtistä, jolla planeetalla voi olla nestemäistä vettä, ja vesi on elämän keskeinen edellytys. On myös ilmoitettu, että tämä tähtijärjestelmä sijaitsee 40 valovuoden etäisyydellä Maasta.

Tämä viesti aiheutti paljon melua mediassa, jotkut jopa ajattelivat, että ihmiskunta on askeleen päässä uusien siirtokuntien rakentamisesta uuden tähden kanssa, mutta tämä ei ole niin. Mutta 40 valovuotta on paljon, se on paljon, se on liian monta kilometriä, ts. Se on hirvittävän valtava etäisyys!

Fysiikan kurssista on tiedossa kolmas kosminen nopeus - tämä on sellainen nopeus, että ruumiilla on oltava maapallon pinnalla voidakseen ylittää aurinkojärjestelmän rajat. Tämän nopeuden arvo on 16,65 km / s. Perinteiset kiertoradalla olevat avaruusalukset alkavat nopeudella 7,9 km / s ja kiertävät maapallon ympäri. Periaatteessa nopeus 16-20 km / s on melko edullinen nykyaikaiselle maanpäälliselle tekniikalle, mutta ei enää!

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

Laskemme kuinka monta vuotta kestää tähtilaivalla, joka lentää nopeudella 20 km / s, jotta voitetaan 40 valovuotta ja saavutetaan tähti TRAPPIST-1.
Yksi valovuosi on etäisyys, jonka valonsäde kulkee tyhjiössä, ja valon nopeus on noin 300 tuhat km / s.

Ihmisten käsin valmistama avaruusalusta lentää nopeudella 20 km / sek, toisin sanoen 15 000 kertaa hitaampi kuin valon nopeus. 40 valovuotta tällainen alus ylittää 40 * 15000 \u003d 600000 vuoden vastaavassa ajassa!

Maalaiva (nykyisen tekniikan tason kanssa) saavuttaa tähden TRAPPIST-1 noin 600 tuhatta vuotta! Homo sapiensia esiintyy maapallolla (tutkijoiden mukaan) vain 35–40 tuhatta vuotta ja täällä jopa 600 tuhatta vuotta!

Lähitulevaisuudessa tekniikka ei salli henkilön päästä tähteen TRAPPIST-1. Jopa lupaavien moottoreiden (ioniset, fotoniset, avaruuspurjeet jne.), Jotka eivät ole maanpäällisessä todellisuudessa, arvioidaan pystyvän kiihdyttämään alusta nopeuteen 10 000 km / s, mikä tarkoittaa, että lentoaika TRAPPIST-1 -järjestelmään lyhenee 120 vuoteen. . Tämä on enemmän tai vähemmän hyväksyttävä aika lentämiseen keskeytetyn animaation avulla tai useille maahanmuuttajien sukupolville, mutta nykyään kaikki nämä moottorit ovat fantastisia.

Jopa lähimmät tähdet ovat edelleen liian kaukana ihmisistä, liian kaukana, puhumattakaan meidän galaksidemme tai muiden galaksien tähdistä.

Galaksiamme, Linnunradan, halkaisija on noin 100 tuhatta valovuotta, ts. Nykyisen maallisen laivan polku päästä päähän on 1,5 miljardia vuotta! Tieteen mukaan maapallomme on 4,5 miljardia vuotta ja monisoluinen elämä on noin 2 miljardia vuotta. Etäisyys meille lähimmästä galaksista - Andromedan kölästä - 2,5 miljoonaa valovuotta maasta - mitkä kauheat etäisyydet!

Kuten näette, kaikista elävistä ihmisistä kukaan ei koskaan astu maapallon päälle toisen tähden kanssa.

Galaktiset etäisyysasteikot

Valovuosi ( st. g., ly) on järjestelmän ulkopuolinen yksikkö, joka on yhtä suuri kuin valon kulkema etäisyys yhdessä vuodessa.

Tarkemmin sanottuna Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton (IAU) määritelmän mukaan valovuosi on yhtä suuri kuin etäisyys, jonka valo kulkee tyhjössä ilman, että siihen vaikuttavat gravitaatiokentät yhdessä Julian vuoden aikana (määritelmän mukaan sama kuin 365,25 standardipäivää, 86 400 sekuntia SI tai 31 557) 600 sekuntia). Juuri tätä määritelmää suositellaan käytettäväksi populaartieteellisessä kirjallisuudessa. Ammatillisessa kirjallisuudessa suurten etäisyyksien ilmaisemiseksi käytetään kevään vuoden sijasta parsia ja useita yksiköitä (kilo- ja megaparsekkeja).

Aikaisemmin (vuoteen 1984) valovuosi oli valon kuljettu matka yhden trooppisen vuoden aikana, joka katsottiin aikakaudelle 1900.0. Uusi määritelmä eroaa vanhasta määritelmästä noin 0,002%. Koska tätä etäisyysyksikköä ei käytetä tarkkuuden mittauksiin, vanhan ja uuden määritelmän välillä ei ole käytännöllistä eroa.

Numeeriset arvot

Kevyt vuosi on:

• 9 460 730 472 580 800 metriä (noin 9,46 petametriä)
• 63 241 077 tähtitieteellistä yksikköä (a.u.)
• 0,306 601 jäsentä

Aiheeseen liittyvät yksiköt

Seuraavia yksiköitä käytetään melko harvoin, yleensä vain suosituissa julkaisuissa:

• 1 kevyt sekunti \u003d 299 792,458 km (tarkalleen)
• 1 kevyt minuutti ≈ 18 miljoonaa km
• 1 valotunti ≈ 1079 miljoonaa km
• 1 kevyt päivä ≈ 26 miljardia km
• 1 kevyt viikko ≈ 181 miljardia km
• 1 kevyt kuukausi ≈ 790 miljardia km

Etäisyys valovuosina

Kevyt vuosi on kätevä kuvaamaan astronomian etäisyyden laatua laadullisesti.