12 minit cahaya. Apa itu tahun cahaya

Seperti yang anda ketahui, para saintis telah membuat unit astronomi untuk mengukur jarak dari Matahari ke planet-planet, dan juga antara planet-planet. Apa itu tahun cahaya?

Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa tahun cahaya juga merupakan unit pengukuran yang diadaptasi dalam astronomi, tetapi bukan waktu (seperti yang terlihat, dilihat dari makna kata "tahun"), tetapi jarak.

Apa itu tahun cahaya

Ketika para saintis berjaya mengira jarak ke bintang-bintang terdekat, menjadi jelas bahawa unit astronomi tidak sesuai untuk digunakan di dunia bintang. Katakan sebagai permulaan bahawa jarak dari Matahari ke bintang terdekat adalah sekitar 4.5 tahun cahaya. Ini bermaksud bahawa cahaya dari Matahari kita ke bintang terdekat (disebut, by the way, Proxima Centauri) terbang 4,5 tahun! Berapa besar jarak ini? Jangan sampai kita membosankan dengan matematik, kita hanya memperhatikan bahawa zarah cahaya terbang 300,000 kilometer sesaat. Maksudnya, jika anda menghantar isyarat ke bulan dengan lampu suluh, cahaya ini akan terlihat di sana dalam masa kurang dari satu setengah saat. Dari Matahari ke Bumi, cahaya mencapai dalam 8.5 minit. Dan berapa kali sinar cahaya terbang dalam setahun?

Katakan dengan segera: tahun cahaya lebih kurang 10 trilion kilometer(trilion adalah satu diikuti oleh dua belas nol). Lebih tepatnya, 9,460,730,472,581 kilometer. Sekiranya dikira semula dalam unit astronomi, maka ia akan menjadi kira-kira 67,000. Dan ini hanya untuk bintang terdekat!

Jelas bahawa dalam dunia bintang dan galaksi unit astronomi tidak sesuai untuk ukuran. Lebih mudah dikendalikan pada tahun cahaya dalam pengiraan.

Kebolehlaksanaan dalam dunia luar biasa

Sebagai contoh, jarak dari Bumi ke bintang paling terang di langit, Sirius, adalah 8 tahun cahaya. Dan jarak dari Matahari ke Bintang Kutub adalah sekitar 600 tahun cahaya. Maksudnya, cahaya dari kita sampai di sana dalam 600 tahun. Ini akan menjadi kira-kira 40 juta unit astronomi. Sebagai perbandingan, mari kita tunjukkan bahawa ukuran (diameter) Galaxy kita - Bima Sakti - kira-kira 100,000 tahun cahaya. Jiran terdekat kita, galaksi lingkaran yang disebut Andromeda Nebula, berjarak 2.52 juta tahun cahaya dari Bumi. Sangat menyusahkan untuk menunjukkan ini dalam unit astronomi. Tetapi ada objek-objek di Alam Semesta yang jauh dari kita pada umumnya pada 15 bilion tahun cahaya. Jadi, jejari alam semesta yang dapat dilihat adalah 13.77 bilion tahun cahaya. Dan Alam Semesta yang lengkap, seperti yang anda ketahui, melampaui bahagian yang dapat dilihat.

Omong-omong, diameter Alam Semesta yang dapat dilihat sama sekali tidak 2 kali radius, seperti yang mungkin difikirkan oleh seseorang. Masalahnya ialah ruang mengembang dari masa ke masa. Objek jauh yang memancarkan cahaya 13.77 bilion tahun yang lalu terbang lebih jauh dari kita. Hari ini jaraknya lebih dari 46.5 bilion tahun cahaya. Menggandakannya, kita mendapat 93 bilion tahun cahaya. Ini adalah diameter sebenar alam semesta yang dapat dilihat. Jadi ukuran bahagian kosmos yang diperhatikan (dan juga disebut Metagalaxy) meningkat sepanjang masa.

Tidak masuk akal untuk mengukur jarak sedemikian dalam kilometer atau unit astronomi. Sejujurnya, tahun cahaya juga tidak sesuai di sini. Tetapi orang belum mendapat yang lebih baik. Jumlahnya sangat besar sehingga hanya komputer yang dapat mengatasinya.

Definisi dan inti pati tahun cahaya

Dengan cara ini, tahun cahaya (St. g.) adalah satuan panjang, bukan masa, yang merupakan jarak yang dilalui oleh sinar matahari dalam setahun, iaitu dalam 365 hari... Unit pengukuran ini sangat sesuai untuk kejelasannya. Ini membolehkan anda menjawab soalan, setelah jangka waktu berapa anda dapat mengharapkan jawaban jika pesan elektromagnetik dikirim ke bintang tertentu. Dan jika tempoh ini terlalu lama (misalnya, ia adalah seribu tahun), maka tidak ada gunanya tindakan tersebut.

Dengan satu cara atau cara lain, dalam kehidupan seharian kita mengukur jarak: ke pasar raya terdekat, ke rumah saudara di bandar lain, ke dan sebagainya. Walau bagaimanapun, ketika datang ke ruang luar yang tidak berkesudahan, ternyata menggunakan nilai yang sudah biasa seperti kilometer sangat tidak rasional. Dan intinya di sini bukan hanya pada kerumitan persepsi terhadap nilai raksasa yang dihasilkan, tetapi juga jumlah bilangan di dalamnya. Walaupun menulis begitu banyak sifar akan menjadi masalah. Sebagai contoh, jarak terpendek dari Marikh ke Bumi ialah 55.7 juta kilometer. Enam sifar! Tetapi planet merah adalah salah satu jiran terdekat kita di langit. Bagaimanakah kita dapat menggunakan angka-angka rumit yang akan diperoleh ketika mengira jarak bahkan ke bintang terdekat? Dan sekarang kita memerlukan nilai seperti tahun cahaya. Berapa harga dia? Mari kita fikirkan sekarang.

Konsep tahun cahaya juga berkait rapat dengan fisika relativistik, di mana hubungan erat dan saling bergantung antara ruang dan waktu terbentuk pada awal abad ke-20, ketika postulat mekanik Newton runtuh. Sebelum nilai jarak ini, unit skala lebih besar dalam sistem

terbentuk secara sederhana: setiap yang berikutnya adalah kumpulan unit dengan susunan yang lebih kecil (sentimeter, meter, kilometer, dan sebagainya). Dalam kes tahun cahaya, jarak terikat dengan waktu. Ilmu pengetahuan moden mengetahui bahawa kecepatan penyebaran cahaya dalam vakum adalah berterusan. Lebih-lebih lagi, ia adalah kelajuan maksimum di alam semula jadi, yang boleh diterima dalam fizik relativistik moden. Idea inilah yang menjadi landasan bagi makna baru. Satu tahun cahaya adalah sama dengan jarak yang dipancarkan sinar cahaya dalam satu tahun kalendar duniawi. Dalam kilometer, ini kira-kira 9.46 * 10 15 kilometer. Sangat menarik bahawa ke Bulan terdekat, foton merangkumi jarak dalam 1.3 saat. Matahari terletak kira-kira lapan minit. Tetapi bintang terdekat yang seterusnya, Alpha, sudah hampir empat tahun cahaya.

Jaraknya hebat. Terdapat ukuran ruang yang lebih besar dalam astrofizik. Tahun cahaya sama dengan kira-kira sepertiga parsec, unit jarak antar bintang yang lebih besar.

Kelajuan penyebaran cahaya dalam keadaan yang berbeza

Ngomong-ngomong, ada juga ciri sedemikian sehingga foton dapat menyebarkan pada kecepatan yang berlainan di lingkungan yang berbeda. Kami sudah tahu berapa cepat mereka terbang dalam keadaan hampa. Dan apabila mereka mengatakan bahawa tahun cahaya sama dengan jarak yang diliputi cahaya dalam setahun, mereka bermaksud ruang kosong. Namun, menarik untuk diperhatikan bahawa dalam keadaan lain kelajuan cahaya mungkin lebih rendah. Contohnya, di udara, foton berselerak pada kelajuan yang sedikit lebih perlahan daripada di tempat hampa. Yang mana satu - bergantung pada keadaan atmosfera tertentu. Oleh itu, dalam lingkungan yang penuh dengan gas, tahun cahaya akan sama dengan nilai yang sedikit lebih kecil. Namun, ia akan berbeza dengan yang diterima.

Untuk memahami maksud konsep "tahun cahaya", pertama-tama anda perlu mengingati kursus fizik sekolah, terutamanya bahagian yang berkaitan dengan kepantasan cahaya. Oleh itu, kelajuan cahaya dalam vakum, di mana ia tidak dipengaruhi oleh pelbagai faktor seperti medan graviti dan magnet, zarah terampai, pembiasan medium lutsinar, dan lain-lain, adalah 299.792.5 kilometer sesaat. Anda perlu memahami bahawa dalam hal ini, cahaya difahami sebagai yang dirasakan oleh penglihatan manusia.

Unit ukuran jarak yang kurang dikenali adalah bulan cahaya, minggu, hari, jam, minit, dan kedua.

Tahun cahaya dan jarak lain

Oleh kerana jaraknya sangat besar, mengukurnya dalam unit biasa akan menjadi tidak rasional dan tidak selesa. Berdasarkan pertimbangan ini, yang istimewa diperkenalkan - tahun cahaya, iaitu jarak yang dilalui cahaya pada tahun Julian yang disebut (sama dengan 365.25 hari). Dengan mempertimbangkan bahawa setiap hari mengandung 86.400 saat, dapat dikira bahawa sinar cahaya menempuh jarak beberapa lebih dari 9.4 kilometer per tahun. Nilai ini nampaknya sangat besar, namun, misalnya, jarak ke bintang terdekat dengan Bumi, Proxima Centauri, adalah 4.2 tahun, dan diameter galaksi Bima Sakti melebihi 100,000 tahun cahaya, iaitu, pengamatan visual yang dapat dibuat sekarang mencerminkan gambaran yang wujud sekitar ratusan ribu tahun yang lalu.

Sinar cahaya menempuh jarak dari Bumi ke Bulan dalam beberapa saat, tetapi cahaya matahari mencapai planet kita selama lebih dari lapan minit.

Dalam astrofizik profesional, konsep tahun cahaya jarang digunakan. Para saintis terutamanya beroperasi dengan unit seperti parsec dan unit astronomi. Parsec adalah jarak ke titik khayalan dari mana jejari orbit Bumi dilihat pada sudut satu busur kedua (1/3600 darjah). Jejari rata-rata orbit, iaitu jarak dari Bumi ke Matahari, disebut unit astronomi. Parsec kira-kira tiga tahun cahaya, atau 30,8 trilion kilometer. Unit astronomi adalah kira-kira 149.6 juta kilometer.

Pada 22 Februari 2017, NASA melaporkan bahawa 7 eksoplanet ditemui berhampiran bintang TRAPPIST-1 tunggal. Tiga daripadanya berada dalam jarak jarak dari bintang di mana planet ini dapat memiliki air cair, dan air adalah syarat utama kehidupan. Juga dilaporkan bahawa sistem bintang ini terletak pada jarak 40 tahun cahaya dari Bumi.

Mesej ini membuat banyak kebisingan di media, bahkan ada yang menyangka bahawa umat manusia berada di ambang membina penempatan baru berhampiran bintang baru, tetapi ini tidak begitu. Tetapi 40 tahun cahaya adalah banyak, itu BANYAK, terlalu banyak kilometer, iaitu, ini adalah jarak besar yang luar biasa!

Dari kursus fizik, kelajuan kosmik ketiga diketahui - inilah kelajuan yang mesti dimiliki oleh tubuh di permukaan Bumi untuk melampaui sistem suria. Nilai kelajuan ini ialah 16.65 km / s. Kapal angkasa orbit berlepas dengan kelajuan 7.9 km / saat dan berputar di sekitar Bumi. Pada prinsipnya, kelajuan 16-20 km / s cukup mudah dicapai oleh teknologi bumi moden, tetapi tidak lebih!

Kemanusiaan belum belajar bagaimana mempercepat kapal angkasa lebih cepat daripada 20 km / saat.

Mari kita kira berapa tahun yang diperlukan untuk kapal angkasa yang bergerak dengan kelajuan 20 km / s untuk menempuh 40 tahun cahaya dan mencapai bintang TRAPPIST-1.
Satu tahun cahaya adalah jarak di mana sinar cahaya bergerak dalam keadaan hampa, dan kecepatan cahaya kira-kira 300 ribu km / saat.

Kapal angkasa, yang dibuat oleh tangan manusia, terbang dengan kecepatan 20 km / saat, iaitu, 15.000 kali lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Kapal sedemikian akan meliputi 40 tahun cahaya dalam masa yang sama dengan 40 * 15000 = 600000 tahun!

Sebuah kapal darat (dengan tahap teknologi terkini) akan mencapai bintang TRAPPIST-1 dalam masa 600 ribu tahun! Homo sapiens telah wujud di Bumi (menurut saintis) hanya 35-40 ribu tahun, dan di sini adalah sebanyak 600 ribu tahun!

Dalam masa terdekat, teknologi tidak akan membenarkan manusia mencapai bintang TRAPPIST-1. Malah enjin yang menjanjikan (ionik, fotonik, layar angkasa, dll.), Yang tidak ada dalam kenyataan duniawi, dianggarkan dapat mempercepat kapal dengan kecepatan 10.000 km / s, yang bermaksud bahawa waktu penerbangan ke TRAPPIST -1 sistem akan dikurangkan menjadi 120 tahun ... Ini adalah masa yang lebih kurang diterima untuk terbang dengan bantuan animasi yang ditangguhkan atau untuk beberapa generasi peneroka, tetapi hari ini semua enjin ini hebat.

Bahkan bintang-bintang terdekat masih terlalu jauh dari orang-orang, terlalu jauh, apatah lagi bintang-bintang Galaksi kita atau galaksi-galaksi lain.

Diameter galaksi Bima Sakti kita adalah kira-kira 100 ribu tahun cahaya, iaitu jalan dari ujung ke ujung untuk kapal Bumi moden akan menjadi 1.5 bilion tahun! Sains menunjukkan bahawa Bumi kita berumur 4.5 bilion tahun, dan kehidupan multiselular sekitar 2 bilion tahun. Jarak ke galaksi terdekat - Andromeda Nebula - adalah 2.5 juta tahun cahaya dari Bumi - jarak yang sangat mengerikan!

Seperti yang anda lihat, dari semua orang yang hidup, tidak ada yang akan menjejakkan kaki ke bumi planet berhampiran bintang lain.

Skala jarak galaksi

Tahun cahaya ( St. g., ly) adalah unit luar sistem yang panjangnya sama dengan jarak yang dilalui oleh cahaya dalam satu tahun.

Lebih tepat lagi, menurut definisi Kesatuan Astronomi Antarabangsa (IAS), tahun cahaya sama dengan jarak perjalanan cahaya dalam vakum, tanpa mengalami pengaruh medan graviti, dalam satu tahun Julian (sama dengan definisi dengan standard 365.25 hari 86,400 saat SI, atau 31,557 600 saat). Definisi inilah yang disarankan untuk digunakan dalam kesusasteraan sains yang popular. Dalam kesusasteraan profesional, parsec dan gandaan (kilo- dan megaparsecs) biasanya digunakan untuk menyatakan jarak jauh dan bukannya tahun cahaya.

Sebelumnya (hingga 1984) tahun cahaya adalah jarak yang dilalui oleh cahaya dalam satu tahun tropika, yang dikaitkan dengan zaman 1900.0. Definisi baru berbeza dari yang lama sekitar 0,002%. Oleh kerana unit jarak ini tidak digunakan untuk pengukuran yang sangat tepat, tidak ada perbezaan praktikal antara definisi lama dan baru.

Nilai berangka

Tahun cahaya adalah:

• 9 460 730 472 580 800 meter (kira-kira 9.46 petameter)
• 63,241.077 Unit Astronomi (AU)
• 0.306 601 parsec

Unit berkaitan

Unit berikut jarang digunakan, biasanya hanya dalam penerbitan popular:

• 1 cahaya sesaat = 299,792.458 km (tepat)
• 1 minit cahaya ≈ 18 juta km
• 1 jam cahaya ≈ 1079 juta km
• 1 hari cahaya ≈ 26 bilion km
• 1 minggu cahaya ≈ 181 bilion km
• 1 bulan cahaya ≈ 790 bilion km

Jarak pada tahun cahaya

Tahun cahaya adalah baik untuk mewakili skala jarak dalam astronomi.