8 6 světelných let od Země. Co je světelný rok, jak je dlouhý a jak se počítají?
Jak víte, pro měření vzdáleností od Slunce k planetám a také mezi planetami přišli vědci s astronomickou jednotkou. Co je to světelný rok?
Nejprve je třeba poznamenat, že světelný rok je také jednotkou měření přijatou v astronomii, ale ne času (jak by se mohlo zdát, soudě podle významu slova „rok“), ale vzdálenosti.
Čemu se rovná světelný rok?
Když se vědcům podařilo vypočítat vzdálenosti k nejbližším hvězdám, bylo zřejmé, že astronomická jednotka je pro použití ve hvězdném světě nevhodná. Pro začátek řekněme, že vzdálenost od Slunce k nejbližší hvězdě je přibližně 4,5 světelného roku. To znamená, že světlu od našeho Slunce k nejbližší hvězdě (mimochodem se jmenuje Proxima Centauri) trvá cesta 4,5 roku! Jak daleko je tato vzdálenost? Nenuďme nikoho matematikou, jen si všimněme, že za vteřinu uletí částice světla 300 000 kilometrů. To znamená, že pokud vyšlete signál baterkou směrem k Měsíci, toto světlo tam bude vidět za méně než sekundu a půl. Světlo cestuje ze Slunce na Zemi za 8,5 minuty. Jak dlouho pak putují paprsky světla za rok?
Řekněme hned: světelný rok je přibližně 10 bilionů kilometrů(bilion je jedna následovaná dvanácti nulami). Přesněji 9 460 730 472 581 kilometrů. Při přepočtu v astronomických jednotkách to bude přibližně 67 000, a to pouze pro nejbližší hvězdu!
Je jasné, že ve světě hvězd a galaxií není astronomická jednotka pro měření vhodná. Je jednodušší pracovat ve výpočtech se světelnými roky.
Použitelnost ve hvězdném světě
Například vzdálenost od Země k nejjasnější hvězdě na obloze, Sirius, je 8 světelných let. A vzdálenost od Slunce k Polárce je asi 600 světelných let. To znamená, že světlo od nás se tam dostane za 600 let. To by bylo přibližně 40 milionů astronomických jednotek. Pro srovnání uvádíme, že velikost (průměr) naší Galaxie – Mléčné dráhy – je asi 100 000 světelných let. Náš nejbližší soused, spirální galaxie zvaná mlhovina Andromeda, je od Země vzdálena 2,52 milionu světelných let. Udávat to v astronomických jednotkách je velmi nepohodlné. Ve vesmíru jsou ale objekty, které jsou od nás obecně vzdálené 15 miliard světelných let. Poloměr pozorovatelného vesmíru je tedy 13,77 miliardy světelných let. A celý vesmír, jak známo, přesahuje pozorovatelnou část.
Mimochodem, průměr pozorovatelného Vesmíru není vůbec 2x větší než poloměr, jak si možná myslíte. Jde o to, že v průběhu času se prostor rozšiřuje. Ty vzdálené objekty, které před 13,77 miliardami let vyzařovaly světlo, odletěly ještě dále od nás. Dnes jsou od nás vzdáleny více než 46,5 miliardy světelných let. Zdvojnásobení nám dává 93 miliard světelných let. Toto je skutečný průměr pozorovatelného vesmíru. Takže velikost části prostoru, která je pozorována (a která se také nazývá Metagalaxie), se neustále zvyšuje.
Měřit takové vzdálenosti v kilometrech nebo astronomických jednotkách nemá smysl. Abych byl upřímný, světelné roky se sem tak úplně nehodí. Lidé ale zatím nic lepšího nevymysleli. Čísla jsou tak obrovská, že je zvládne pouze počítač.
Definice a podstata světelného roku
Tedy, světelný rok (světelný rok) je jednotka délky, nikoli času, která představuje vzdálenost, kterou urazí sluneční paprsek za rok, tedy za 365 dní. Tato jednotka měření je velmi výhodná pro svou přehlednost. Umožňuje vám odpovědět na otázku, po jaké době můžete očekávat odpověď, pokud pošlete elektromagnetickou zprávu určité hvězdě. A pokud je toto období příliš dlouhé (například tisíc let), pak takové akce nemá smysl.
Vzdálenosti ke hvězdám jsou obrovské a je třeba je nějakým způsobem změřit. Kilometry, na které jsme zvyklí, jsou příliš malé, protože i ze Země ke Slunci je vzdálenost v průměru 150 milionů kilometrů a k mnoha planetám je mnohonásobně větší. Proto se používá míra jako světelný rok a pro velmi velké vzdálenosti - parsek.
Mnoho lidí si plete pozemský rok a světelný rok. Nejprve se měří čas – za rok, neboli 365 dní, provede Země na své oběžné dráze kolem Slunce přesně jednu otáčku. Tento koncept tedy nemá nic společného s měřením vzdáleností.
Světelný rok je jednotka měření vzdáleností rovnající se 9 460 730 472 580 800 metrů. To je vzdálenost, kterou urazí paprsek světla za jeden pozemský rok.
Protože je rychlost světla ve vakuu konstantní a přesně známá, je ideální pro měření velkých vzdáleností. Existují další opatření:
- 1 světelná sekunda – 299792,458 km.
- 1 světelná minuta – 17 987 547,48 km.
- 1 světelná hodina - 1 079 252 848,8 km.
- 1 světelný den – 25 902 068 371,2 km.
- 1 světelný týden - 181 314 478 598,4 km
- 1 světelný měsíc je přibližně 790 miliard km, protože Přesná hodnota délky měsíce neexistuje.
Tyto míry se rovnají vzdálenosti, kterou světlo urazí rychlostí asi 300 000 km/s za určitý časový úsek – sekundu, minutu atd.
Měsíc je tedy od Země vzdálen 1,3 světelné sekundy – tolik potřebuje paprsek světla, než se k němu ze Země dostane. Vzdálenost Země od Slunce je 8 minut a 20 světelných sekund. Zařízení, která opustila sluneční soustavu, byla 14 světelných hodin daleko.
Proč používat světelné roky?
Pokud by astronomové měřili vzdálenosti k jiným hvězdám, mlhovinám a galaxiím v kilometrech, byly by to prostě neuvěřitelné hodnoty s obrovským počtem nul. Pro planety Sluneční soustavy, kde se vzdálenosti měří „pouze“ v milionech a miliardách kilometrů, by to stále bylo vhodné, ale pro mezihvězdné vzdálenosti jsou kilometry příliš malá hodnota. Jako bychom pro vzdálenosti mezi městy používali milimetry.
Světelný rok je mnohem větší hodnota, prostě obrovská. Ale i tak je například vzdálenost k nejbližší hvězdě k nám více než 4 světelné roky, pro některé - stovky a tisíce. Například mlhovina v Orionu je vzdálena 1300 světelných let a střed Galaxie je vzdálen 26 000 světelných let. Průměr naší Galaxie je 100 000 světelných let. V kilometrech by vzdálenost k mlhovině v Orionu vypadala takto – 12 651 000 000 000 000 km. Světelné roky jsou velmi pohodlným systémem měření.
Ale opět je to dobré pro vnitrogalaktické vzdálenosti, které jsou sice kolosální, ale ve srovnání s mezigalaktickými vzdálenostmi jsou stále malé. Takže vzdálenost k tomu, který je nám nejblíže, je 2,5 milionu světelných let a dále - ještě více, počítá se v miliardách.
Na druhou stranu koncept „světelného roku“ nám umožňuje nahlédnout do minulosti. Při pozorování galaxie v Andromedě, která je od nás vzdálená 2,5 milionu světelných let, ji tedy vidíme takovou, jaká byla před 2,5 miliony let, a ne v tuto chvíli. Koneckonců, světlo z této galaxie, které vyzařovala před 2,5 miliony let, k nám právě dorazilo. Hvězda vzdálená 1000 světelných let by mohla explodovat právě teď, ale světlu z exploze by trvalo 1000 let, než by dosáhlo Země. Po celé tisíciletí budeme vidět hvězdu, jako by stále existovala.
Alternativa světelného roku
Světelný rok je sice pro měření kosmických vzdáleností výhodnější, ale stále je příliš malý. Proto se v astronomii používá další veličina – parsek.
1 parsek se rovná 3,26 světelným rokům, neboli 30,8568 bilionu kilometrů.
Název „parsec“ pochází ze slov „paralaxa“ a „druhý“. V praxi se jedná o vzdálenost, ze které poloměr oběžné dráhy Země 150 milionů kilometrů vypadá jako úsek 1 obloukové vteřiny. Jednoduchými výpočty jsme získali délku parseku.
Samotný parsec však není příliš velká hodnota. Vzdálenost k Proxima Centauri je 4,3 světelných let, tedy pouze 1,3 parseku. Pro velké vzdálenosti se používají kiloparseky (tisíce parseků) a megaparseky (miliony parseků). Jsou označeny jako kpk a Mpk. Vzdálenost ke galaxii v Andromedě je tedy 2,5 světelných let nebo 0,77 Mpc. Vzdálenost k horizontu pozorovatelného vesmíru je 4 Gpc (gigaparseky nebo miliardy parseků).
Světelný rok je mnohým známý ze sci-fi. Přestože se jeho název podobá časovému úseku rok, rok vůbec neměří čas, ale vzdálenost. Tato jednotka je navržena tak, aby měřila obrovské .
Světelný rok je nesystémová jednotka délky. Toto je vzdálenost, kterou světlo urazí ve vakuu za jeden rok (365,25 dne nebo 31 557 600 sekund).
Srovnání světelného roku s kalendářním se začalo používat po roce 1984. Předtím byl světelný rok vzdálenost, kterou světlo urazí za jeden tropický rok.
Délka tropického roku nemá přesnou hodnotu, protože její výpočty souvisejí s úhlovou rychlostí Slunce a existují pro to různé varianty. Průměrná hodnota byla vzata pro světelný rok.
Rozdíl ve výpočtu mezi tropickým světelným rokem a světelným rokem souvisejícím s juliánským kalendářem je 0,02 procenta. A protože se tato jednotka nepoužívá pro vysoce přesná měření, není mezi nimi žádný praktický rozdíl.
Světelný rok jako délka se používá v populárně naučné literatuře. V astronomii existuje další mimosystémová jednotka pro měření velkých vzdáleností - parsec. Výpočet parseku je založen na průměrném poloměru oběžné dráhy Země. 1 parsek se rovná 3,2616 světelným rokům.
Výpočty a vzdálenosti
Výpočet světelného roku přímo souvisí s rychlostí světla. Pro výpočty ve fyzice se obvykle bere 300 000 000 m/s. Přesná rychlost světla je 299 792 458 m/s. To znamená, že 299 792 458 metrů je jen jedna světelná sekunda!
Vzdálenost k Měsíci je přibližně 384 400 000 metrů, což znamená, že světelný paprsek dosáhne povrchu Měsíce přibližně za 1,28 sekundy.
Vzdálenost od Slunce k Zemi je 149 600 000 000, takže sluneční paprsek dopadne na Zemi za necelých 7 minut.
Takže za rok je 31 557 600 sekund. Vynásobením tohoto čísla vzdáleností rovnou jedné světelné sekundě dostaneme, že jeden světelný rok se rovná 9 460 730 472 580 800 metrů.
1 milion světelných let bude odpovídajícím způsobem roven 9 460 730 472 580 800 000 000 metrů.
Podle hrubých výpočtů astronomů je průměr naší Galaxie asi 100 000 světelných let. To znamená, že v naší Galaxii nemohou být vzdálenosti měřené miliony světelných let. Taková čísla jsou užitečná pro měření vzdáleností mezi galaxiemi.
Nejbližší galaxie k Zemi, galaxie Andromeda, je vzdálená 2,5 milionu světelných let.
Dnes je největší kosmická vzdálenost od Země, kterou lze změřit, vzdálenost k okraji pozorovatelného vesmíru. Je asi 45 miliard světelných let daleko.
Tip 2: Jak dlouhý je světelný rok v kosmické dimenzi?
Termín „světelný rok“ se objevuje v mnoha vědeckých článcích, populárních televizních pořadech, učebnicích a dokonce i ve zprávách ze světa vědy. Někteří lidé však věří, že světelný rok je specifická jednotka času, ačkoli ve skutečnosti lze vzdálenost měřit také v letech.
Kolik kilometrů ročně
Abyste pochopili význam pojmu „světelný rok“, musíte si nejprve zapamatovat školní kurz fyziky, zejména část, která se týká rychlosti světla. Takže rychlost světla ve vakuu, kde není ovlivněno různými faktory, jako jsou gravitační a magnetická pole, suspendované částice, lom průhledného média atd., je 299 792,5 kilometrů za sekundu. Musíte pochopit, že v tomto případě světlo znamená to, co je vnímáno lidským zrakem.
Méně známé jednotky vzdálenosti jsou světelný měsíc, týden, den, hodina, minuta a sekunda.Poměrně dlouhou dobu bylo světlo považováno za nekonečné množství a prvním, kdo vypočítal přibližnou rychlost světelných paprsků ve vakuu, byl astronom Olaf Roemer v polovině 17. století. Jeho údaje byly samozřejmě velmi přibližné, důležitý je však samotný fakt určení výsledné hodnoty rychlosti. V roce 1970 byla rychlost světla určena do jednoho metru za sekundu. Přesnějších výsledků zatím nebylo dosaženo, protože vznikly problémy s chybou etalonu měřidla.
Světelný rok a další vzdálenosti
Vzhledem k tomu, že vzdálenosti jsou obrovské, jejich měření v konvenčních jednotkách by bylo iracionální a nepohodlné. Na základě těchto úvah byl zaveden speciální - světelný rok, tedy vzdálenost, kterou světlo urazí v tzv. juliánském roce (rovné 365,25 dne). Vzhledem k tomu, že každý den obsahuje 86 400 sekund, lze spočítat, že za rok urazí paprsek světla vzdálenost o něco více než 9,4 kilometru. Tato hodnota se zdá být obrovská, nicméně například vzdálenost k nejbližší hvězdě k Zemi, Proxima Centauri, je 4,2 roku a průměr galaxie Mléčná dráha přesahuje 100 000 světelných let, tedy vizuální pozorování, která lze nyní provádět. odrážejí obraz, který existoval asi před stovkami tisíc let.
Paprsek světla urazí vzdálenost ze Země na Měsíc asi za sekundu, ale slunečnímu světlu trvá více než osm minut, než se dostane na naši planetu.
V profesionální astrofyzice se pojem světelný rok používá jen zřídka. Vědci primárně používají jednotky, jako je parsek a astronomická jednotka. Parsek je vzdálenost k pomyslnému bodu, ze kterého je vidět poloměr oběžné dráhy Země pod úhlem jedné úhlové sekundy (1/3600 stupně). Průměrný poloměr oběžné dráhy, tedy vzdálenost od Země ke Slunci, se nazývá astronomická jednotka. Parsek se rovná přibližně třem světelným rokům nebo 30,8 bilionu kilometrů. Astronomická jednotka je přibližně rovna 149,6 milionu kilometrů.
Tip 3: Existuje jednotka vzdálenosti větší než světelný rok?
Na Zemi se úspěšně používaly a nadále používají metry, kilometry, míle a další jednotky měření. Průzkum vesmíru však vyvolal otázku zavedení nových délkových měření, protože i v rámci Sluneční soustavy se můžete při měření vzdálenosti v kilometrech splést v nulách.
Pro měření vzdálenosti v rámci Sluneční soustavy byla vytvořena astronomická jednotka – míra vzdálenosti, která se rovná průměrné vzdálenosti mezi Sluncem a Zemí. Ani pro Sluneční soustavu se však tato jednotka nejeví jako zcela vhodná, což lze ukázat na názorném příkladu. Pokud si představíme, že střed malé tabulky odpovídá Slunci a astronomickou jednotkou je 1 cm, pak se pro označení Oortova oblaku – „vnější hranice“ Sluneční soustavy – budeme muset posunout o 0,5 km. pryč od stolu.
Pokud astronomická jednotka nebyla dostatečně velká ani pro sluneční soustavu, o to více byly potřebné jiné jednotky pro měření vzdáleností mezi hvězdami a galaxiemi.
Světelný rok
Jednotka měření vzdálenosti na stupnici Vesmíru musela být založena na nějaké absolutní hodnotě. Toto je rychlost světla. Jeho nejpřesnější měření bylo provedeno v roce 1975 – rychlost světla je 299 792 458 m/s neboli 1 079 252 848,8 km/h.
Jednotkou měření byla vzdálenost, kterou světlo pohybující se takovou rychlostí urazí během pozemského nepřestupného roku - 365 pozemských dnů. Tato jednotka se nazývala světelný rok.
Světelné roky jsou dnes častěji uváděny v populárně naučných knihách a fantasy románech než ve vědeckých dílech. Astronomové často používají větší jednotku, parsek.
Parsec a jeho deriváty
Název "parsec" je jako "arcsecond paralaxa". Oblouková sekunda je jednotka měření úhlu: kruh je rozdělen na 360 stupňů, stupeň je rozdělen na 60 minut, minuta je rozdělena na 60 sekund. Paralaxa je změna pozorované polohy objektu v závislosti na poloze pozorovatele. Pomocí roční paralaxy hvězd se vypočítá vzdálenost k nim. Pokud si představíte pravoúhlý trojúhelník, jehož jedna z nohou je poloosa zemské oběžné dráhy a přepona je vzdálenost mezi Sluncem a další hvězdou, pak velikost úhlu v něm je roční paralaxa této hvězda.
V určité vzdálenosti bude roční paralaxa rovna 1 obloukové sekundě a tato vzdálenost byla brána jako měrná jednotka zvaná parsek. Mezinárodní označení této jednotky je pс, ruské je pk.
Parsek se rovná 30,8568 bilionu km nebo 3,2616 světelným rokům. Pro kosmické měřítka to však nestačilo. Astronomové používají odvozené jednotky: 1000 pc, – 1 milion pc a – 1 miliarda pc.
Mimosystémová jednotka délky používaná v astronomii; 1 S.g se rovná vzdálenosti, kterou urazí světlo za 1 rok. 1 S. g = 0,3068 parsec = 9,4605 1015 m. Fyzický encyklopedický slovník. M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov... ... Fyzická encyklopedie
SVĚTELNÝ ROK, jednotka astronomické vzdálenosti rovna vzdálenosti, kterou světlo urazí ve vesmíru nebo VAKUUM za jeden tropický rok. Jeden světelný rok se rovná 9,46071012 km... Vědeckotechnický encyklopedický slovník
SVĚTELNÝ ROK, jednotka délky používaná v astronomii: dráha, kterou urazí světlo za 1 rok, tzn. 9.466? 1012 km. Vzdálenost k nejbližší hvězdě (Proxima Centauri) je přibližně 4,3 světelných let. Nejvzdálenější hvězdy v Galaxii se nacházejí na... ... Moderní encyklopedie
Jednotka mezihvězdných vzdáleností; dráhu, kterou světlo urazí za rok, tedy 9,46 km... Velký encyklopedický slovník
Světelný rok- SVĚTELNÝ ROK, jednotka délky používaná v astronomii: dráha, kterou urazí světlo za 1 rok, tzn. Najeto 9.466´1012 km. Vzdálenost k nejbližší hvězdě (Proxima Centauri) je přibližně 4,3 světelných let. Nejvzdálenější hvězdy v Galaxii se nacházejí na... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník
Mimosystémová jednotka délky používaná v astronomii. 1 světelný rok je vzdálenost, kterou světlo urazí za 1 rok. 1 světelný rok se rovná 9,4605E+12 km = 0,307 ks... Astronomický slovník
Jednotka mezihvězdných vzdáleností; dráhu, kterou světlo urazí za rok, tedy 9,46·1012 km. * * * LIGHT YEAR LIGHT YEAR, jednotka mezihvězdných vzdáleností; dráhu, kterou světlo urazí za rok, tedy 9,46×1012 km... Encyklopedický slovník
Světelný rok- jednotka vzdálenosti rovnající se dráze, kterou urazí světlo za jeden rok. Světelný rok se rovná 0,3 parseku... Pojmy moderní přírodní vědy. Slovníček základních pojmů
světelný rok- šviesmetis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Astronominis ilgio matavimo vienetas, lygus nuotoliui, kurį vakuume nusklinda šviesa na 1 atogrąžinius metus. Žymimas šm: 1 šm = 9,46073 · 10¹² km. atitikmenys: angl. světlo...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
světelný rok- šviesmetis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. světelný rok vok. Lichtjahr, n rus. světelný rok, m pranc. année lumière, f … Fizikos terminų žodynas
knihy
- Není cesty zpět. Sada 3 knih, Alexey Lukyanov, Ivan Sergejevič Naumov. Sada 3 knih. 1. "Tsunami. První kniha. Earthshakers" 1999. Egor a Yusya Kruglov jsou ponecháni bez péče dospělých. Dopředu je nečeká nic dobrého. Postižení se změnilo...
- Fascinující astronomie, Elena Kachur. O knize V nové a dlouho očekávané knize jdou Chevostik a strýc Kuzya na hvězdárnu! Zde je čeká fascinující seznámení s nebeskými tělesy, která zdobí naši noční oblohu. Spolu s...
Rovná se vzdálenosti, kterou urazí elektromagnetické vlny (světlo) ve vakuu bez ovlivnění gravitačními poli za jeden juliánský rok. Ve vztahu k SI je nesystémový, ale používá se v astronomické soustavě jednotek.
Světelný rok | |
---|---|
svatý rok | |
Dvě koule s poloměry 1 a 10 světelných let ve srovnání se vzdálenostmi od Země k nejbližším známým hvězdám; Velikost samotných hvězd byla zvětšena, aby se zlepšilo vnímání. |
|
Velikost | délka |
Systém | Astronomická soustava jednotek |
Typ | hlavní |
Číselné hodnoty
Vzdálenost ve světelných letech
Světelný rok je vhodný pro kvalitativní znázornění měřítek vzdálenosti v astronomii.
Měřítko | Hodnota (st. roky) | Popis |
---|---|---|
Sekundy | 4⋅10 −8 | Průměrná vzdálenost k Měsíci je přibližně 380 000 km. To znamená, že paprsku světla vyzařovanému z povrchu Země bude trvat asi 1,3 sekundy, než dosáhne povrchu Měsíce. |
zápis | 1,6⋅10 −5 | Jedna astronomická jednotka se rovná přibližně 150 milionům kilometrů. Světlo tedy dorazí na Zemi ze Slunce přibližně za 500 sekund (8 minut 20 sekund). |
Hodinky | 0,0006 | Průměrná vzdálenost od Slunce k Plutu je přibližně 5,25 světelných hodin. |
0,0016 | Zařízení řad Pioneer a Voyager létající za Sluneční soustavu se za zhruba 30 let od startu posunula do vzdálenosti asi sta astronomických jednotek od Slunce a jejich doba odezvy na požadavky ze Země je přibližně 14 hodin. | |
Rok | 1,6 | Vnitřní okraj hypotetického Oortova oblaku se nachází ve výšce 50 000 AU. e. ze Slunce a vnější - 100 000 a. e. Světlu bude trvat asi rok a půl, než urazí vzdálenost od Slunce k vnějšímu okraji mraku. |
2,0 | Maximální poloměr oblasti gravitačního vlivu Slunce („Hill Spheres“) je přibližně 125 000 AU. E. | |
4,2 | Nejbližší hvězda k nám (nepočítáme-li Slunce), Proxima Centauri, se nachází ve vzdálenosti 4,2 světelných let. rok | |
Tisíciletí | 26 000 | Střed naší Galaxie se nachází přibližně 26 000 světelných let od Slunce. |
100 000 | Průměr disku naší Galaxie je 100 000 světelných let. | |
Miliony let | 2,5⋅10 6 | Nejbližší spirální galaxie k nám, M31, slavná galaxie v Andromedě, je vzdálena 2,5 milionu světelných let. |
3,14⋅10 6 | Galaxie Triangulum (M33) se nachází 3,14 milionů světelných let daleko a je nejvzdálenějším stacionárním objektem viditelným pouhým okem. | |
5,8⋅10 7 | Nejbližší |