По един или друг начин в ежедневието си измерваме разстоянията: до най-близкия супермаркет, до къщата на роднини в друг град и т.н. Въпреки това, когато става въпрос за огромно пространство, се оказва, че използването на познати стойности като километри е изключително ирационално. И въпросът тук е не само в трудността на възприемането на получените гигантски стойности, но и в броя на цифрите в тях. Дори писането на толкова много нули ще се превърне в проблем. Например, най-краткото разстояние от Марс до Земята е 55,7 милиона километра. Шест нули! Но червената планета е един от най-близките ни съседи в небето. Как да използваме тромавите числа, които ще се получат при изчисляване на разстоянието дори до най-близките звезди? И точно сега имаме нужда от такава стойност като светлинна година. колко е той? Сега нека го разберем.
Концепцията за светлинна година също е тясно свързана с релативистката физика, в която тясната връзка и взаимна зависимост на пространството и времето се установява в началото на 20 век, когато постулатите на Нютоновата механика рухват. Преди тази стойност на разстоянието, по-големите единици в системата
бяха оформени съвсем просто: всяка следваща беше набор от единици от по-малък порядък (сантиметри, метри, километри и т.н.). В случай на светлинна година разстоянието беше обвързано с времето. Съвременната наука знае, че скоростта на светлината във вакуум е постоянна. Освен това това е максималната скорост в природата, разрешена в съвременната релативистка физика. Именно тези идеи бяха в основата на новото значение. Светлинната година е равна на разстоянието, което изминава светлинен лъч за една земна календарна година. В километри това е приблизително 9,46 * 10 15 километра. Интересното е, че до най-близката луна фотон изминава разстоянието за 1,3 секунди. До слънцето - около осем минути. Но до следващите най-близки звезди, Алфа, и вече около четири светлинни години.
Просто фантастично разстояние. В астрофизиката има още по-голяма мярка за пространство. Светлинната година е около една трета от парсек, още по-голяма мерна единица за междузвездни разстояния.
Скоростта на разпространение на светлината при различни условия
Между другото, има и такава функция, че фотоните могат да се разпространяват с различни скорости в различни среди. Вече знаем колко бързо летят във вакуум. И когато казват, че една светлинна година е равна на разстоянието, изминато от светлината за една година, те имат предвид точно празно космическо пространство. Интересно е обаче да се отбележи, че при други условия скоростта на светлината може да е по-малка. Например във въздуха фотоните се разпръскват с малко по-ниска скорост, отколкото във вакуум. С коя - зависи от конкретното състояние на атмосферата. По този начин, в среда, пълна с газ, една светлинна година би била малко по-малка. Тя обаче не би се различавала съществено от приетата.
За своите изчисления астрономите използват специални мерни единици, които не винаги са ясни за обикновените хора. Разбираемо е, защото ако космическите разстояния се измерват в километри, тогава броят на нулите ще се пулсира в очите. Следователно, за измерване на космически разстояния е обичайно да се използват много по-големи количества: астрономическа единица, светлинна година и парсек.
Доста често се използва за обозначаване на разстояния в нашата собствена слънчева система. Ако все още можете да го изразите в километри (384 000 км), тогава най-близкият път до Плутон е около 4 250 милиона км и това вече ще бъде трудно за разбиране. За такива разстояния е време да се използва астрономическата единица (AU), равна на средното разстояние от земната повърхност до Слънцето. С други думи, 1 a.u. съответства на дължината на голямата полуос на орбитата на нашата Земя (150 милиона км.). Сега, ако напишете, че най-краткото разстояние до Плутон е 28 AU, а най-дългият път може да бъде 50 AU, това е много по-лесно да си представите.
Следващата по големина е светлинната година. Въпреки че думата „година” присъства, не трябва да мислите, че е време. Една светлинна година е 63 240 AU. Това е пътят, който лъчът светлина изминава за 1 година. Астрономите са изчислили, че са необходими повече от 10 милиарда години, за да ни достигне лъч светлина от най-отдалечените кътчета на Вселената. За да си представим това гигантско разстояние, нека го запишем в километри: 950000000000000000000000. Деветдесет и пет милиарда трилиона обичайни километра.
От 1676 г. учените започват да предполагат, че светлината не се разпространява мигновено, а с определена скорост. Точно по това време датски астроном на име Оле Рьомер забеляза, че затъмненията на една от луните на Юпитер започват да изостават и това се случи точно когато Земята се насочва в орбитата си към противоположната страна на Слънцето, обратното на мястото, където Юпитер беше. Мина известно време, Земята започна да се връща назад и затъмненията отново започнаха да се доближават до предишния график.
Така беше отбелязана около 17 минути времева разлика. От това наблюдение се стигна до заключението, че на светлината са необходими 17 минути, за да измине разстояние, колкото дължината на диаметъра на земната орбита. Тъй като е доказано, че диаметърът на орбитата е приблизително 186 милиона мили (сега тази константа е 939 120 000 km), се оказа, че лъч светлина се движи със скорост от около 186 000 мили в секунда.
Още в наше време, благодарение на професор Алберт Михелсън, който се зае да определи възможно най-точно какво е светлинна година, използвайки различен метод, беше получен крайният резултат: 186 284 мили за 1 секунда (около 300 km / s). Сега, ако преброим броя на секундите в една година и умножим по това число, получаваме, че една светлинна година е дълга 5 880 000 000 000 мили, което съответства на 9 460 730 472 580,8 км.
За практически цели астрономите често използват единицата за разстояние, известна като парсек. То е равно на изместването на звездата на фона на други небесни тела с 1 "", когато наблюдателят е изместен с 1 радиус
Какъвто и начин на живот да водим, каквото и да правим, по един или друг начин, ние използваме някои мерни единици всеки ден. Искаме чаша вода, затопляме собствената си закуска до определена температура, визуално преценяваме колко далеч трябва да извървим до най-близката поща, уговаряме среща в определено време и т.н. Всички тези действия изискват
Не само изчисления, но и определено измерване на различни числови категории: разстояние, количество, тегло, време и т.н. Ние използваме числата редовно в ежедневието си. И тези числа отдавна са свикнали, сякаш с някакъв вид инструменти. Но какво се случва, когато излезем от ежедневната си зона на комфорт и срещнем необичайни за нас числа? В тази статия ще говорим за фантастичните фигури на Вселената.
универсални открити пространства
Още по-изненадващо е положението с космическите разстояния. Наясно сме с километрите до съседния град и дори от Москва до Ню Йорк. Но е трудно да си представим разстоянията визуално, когато става въпрос за мащаба на звездните купове. Точно сега ще ни трябва така наречената светлинна година. В крайна сметка разстоянията дори между съседните звезди са изключително големи и измерването им в километри или мили е просто ирационално. И тук въпросът не е само в трудността да се възприемат огромните резултиращи числа, а в броя на техните нули. Проблемът е да се напише числото. Например разстоянието от Земята до Марс през периода на най-близък подход е 55,7 милиона километра. Стойност с шест нули. Но Марс е един от най-близките ни космически съседи! Разстоянието до най-близката звезда, с изключение на Слънцето, ще бъде милиони пъти по-голямо. И тогава, ако го измерим в километри или мили, астрономите ще трябва да прекарват часове от времето си само в записване на тези гигантски количества. Светлинната година реши този проблем. Изходът беше доста гениален.
Какво е светлинна година?
Вместо да се измисли нова мерна единица, която е сумата от единици от по-малък порядък (както се случва с милиметри, сантиметри, метри, километри), беше решено да се обвърже разстоянието с времето. Всъщност фактът, че времето също е физическо поле, което влияе на събитията, е повече
освен това, взаимосвързана и конвертируема с пространството, е открита от Алберт Айнщайн и доказана чрез неговата теория на относителността. Скоростта на светлината се е превърнала в постоянна скорост. И преминаването на светлинен лъч на определено разстояние за единица време даде нови физически пространствени величини: светлинна секунда, светлинна минута, светлинен ден, светлинен месец, светлинна година. Например за секунда лъч светлина (в космически условия - вакуум) изминава разстояние от около 300 хиляди километра. Лесно е да се изчисли, че една светлинна година е равна приблизително на 9,46 * 10 15. И така, разстоянието от Земята до най-близкото космическо тяло, Луната, е малко повече от една светлинна секунда, до Слънцето - около осем светлинни минути. Отдалечените тела на Слънчевата система, според съвременните схващания, обикалят на разстояние от една светлинна година. Следващата най-близка до нас звезда, или по-скоро система от двойни звезди, Алфа и Проксима Кентавър, е толкова далеч, че дори светлината от тях достига до нашите телескопи само четири години след старта си. И в края на краищата това все още са най-близките до нас небесни тела. На светлината от другия край на Млечния път са необходими над сто хиляди години, за да стигне до нас.
За да разберете значението на понятието "светлинна година", първо трябва да запомните училищния курс по физика, особено раздела, който се отнася до скоростта на светлината. И така, скоростта на светлината във вакуум, където тя не се влияе от различни фактори, като гравитационни и магнитни полета, суспендирани частици, пречупване на прозрачна среда и така нататък, е 299 792,5 километра в секунда. Трябва да се разбере, че в този случай светлина означава тези, които се възприемат от човешкото зрение.
По-малко известни единици за разстояние са светлинен месец, седмица, ден, час, минута и секунда.Достатъчно дългата светлина се смяташе за безкрайно количество и първият човек, който изчисли приблизителната скорост на светлинните лъчи във вакуум, беше астрономът Олаф Рьомер в средата на 17 век. Разбира се, неговите данни бяха много приблизителни, но самият факт за определяне на крайната стойност на скоростта е важен. През 1970 г. скоростта на светлината е определена с точност до един метър в секунда. По-точни резултати досега не са били постигнати, тъй като е имало проблеми с грешката на еталона на измервателния уред.
Светлинна година и други разстояния
Тъй като разстоянията са огромни, измерването им в обичайни единици би било ирационално и неудобно. Въз основа на тези съображения беше въведена специална светлинна година, тоест разстоянието, което светлината изминава през така наречената юлианска година (равна на 365,25 дни). Като се има предвид, че всеки ден съдържа 86 400 секунди, може да се изчисли, че за една година светлинен лъч покрива разстояние от няколко повече от 9,4 километра. Тази стойност изглежда огромна, но например разстоянието до най-близката звезда на Земята, Проксима Кентавър, е 4,2 години, а диаметърът на галактиката Млечния път надвишава 100 000 светлинни години, тоест тези визуални наблюдения, които могат да бъдат направени сега покажете картина, съществувала преди около стотици хиляди години.
Светлинен лъч покрива разстоянието от Земята до Луната за около секунда, но слънчевата светлина достига нашата планета за повече от осем минути.
В професионалната астрофизика понятието светлинна година се използва рядко. Учените основно оперират с единици като парсек и астрономическа единица. Парсек е разстоянието до въображаема точка, от която се вижда радиусът на земната орбита под ъгъл от една дъгова секунда (1/3600 от градуса). Средният радиус на орбитата, тоест разстоянието от Земята до Слънцето, се нарича астрономическа единица. Парсек е около 3 светлинни години или 30,8 трилиона километра. Една астрономическа единица е приблизително равна на 149,6 милиона километра.
Както знаете, за измерване на разстоянията от Слънцето до планетите, както и между планетите, учените измислиха астрономическа единица. Какво е светлинна година?
Преди всичко трябва да се отбележи, че светлинната година също е мерна единица, приета в астрономията, но не за време (както може да изглежда, съдейки по значението на думата „година“), а за разстояние.
Какво е светлинна година
Когато учените успяха да изчислят разстоянията до най-близките звезди, стана очевидно, че в звездния свят астрономическата единица е неудобна за използване. Да кажем за начало, че разстоянието от Слънцето до най-близката звезда е около 4,5 светлинни години. Това означава, че светлината от нашето Слънце до най-близката звезда (между другото се нарича Проксима Кентавър) лети 4,5 години! Колко голямо е това разстояние? Няма да отегчаваме никого с математиката, само ще отбележим, че за секунда частици светлина прелитат 300 000 километра. Тоест, ако изпратите сигнал с фенерче към Луната, тази светлина ще се види там за по-малко от секунда и половина. Светлината пътува от Слънцето до Земята за 8,5 минути. И колко тогава прелитат лъчите на светлината за една година?
Нека просто кажем: една светлинна година е около 10 трилиона километра(трилион е единица, последвана от дванадесет нули). По-точно 9 460 730 472 581 километра. Ако се преизчисли в астрономически единици, тогава ще бъде приблизително 67 000. И това е само до най-близката звезда!
Ясно е, че в света на звездите и галактиките астрономическата единица не е подходяща за измервания. По-лесно е да се работи при изчисления със светлинни години.
Приложимост в звездния свят
Например разстоянието от Земята до най-ярката звезда на небето Сириус е 8 светлинни години. А разстоянието от Слънцето до Полярната звезда е около 600 светлинни години. Тоест светлината от нас идва там за 600 години. Това ще бъде приблизително 40 милиона астрономически единици. За сравнение посочваме, че размерът (диаметърът) на нашата галактика - Млечния път - е около 100 000 светлинни години. Най-близкият ни съсед, спирална галактика, наречена мъглявината Андромеда, е на 2,52 милиона светлинни години от Земята. Много е неудобно това да се твърди в астрономически единици. Но във Вселената има обекти, които са на 15 милиарда светлинни години от нас. Така радиусът на наблюдаваната Вселена е 13,77 милиарда светлинни години. А пълната Вселена, както знаете, се простира отвъд видимата част.
Между другото, диаметърът на наблюдаваната Вселена изобщо не е 2 пъти по-голям от радиуса, както може да се мисли. Въпросът е, че пространството се разширява с времето. Тези далечни обекти, които излъчваха светлина преди 13,77 милиарда години, отлетяха още по-далеч от нас. Днес те са на повече от 46,5 милиарда светлинни години от нас. Удвоявайки това, получаваме 93 милиарда светлинни години. Това е истинският диаметър на наблюдаваната вселена. Така че размерът на частта от пространството, която се наблюдава (и която също се нарича Метагалактика) се увеличава непрекъснато.
Няма смисъл да се измерват такива разстояния в километри или астрономически единици. Честно казано, светлинните години също не се вписват тук. Но хората все още не са измислили нищо по-добро. Цифрите са толкова големи, че само компютър може да се справи с тях.
Определение и същност на светлинната година
По този начин, светлинна година (st. g.) е единица за дължина, а не за време, което е разстоянието, изминато от слънчев лъч за една година, тоест за 365 дни. Тази мерна единица е много удобна за своята яснота. Позволява ви да отговорите на въпроса след какъв период от време можете да очаквате отговор, ако изпратите електромагнитно съобщение до определена звезда. И ако този период е твърде дълъг (например хиляда години), тогава няма смисъл от подобни действия.
