А вы знаете, почему астрономы не применяют световой год для вычисления расстояний к отдаленным объектам в космосе?
Световой год – это внесистемная единица измерения расстояний в космическом пространстве. Она повсеместно используется в популярных книгах и учебниках по астрономии. Тем не менее, в профессиональной астрофизике данная цифра используется крайне редко и зачастую для определения расстояний к недалеким объектам в космосе. Причина этого проста: если определять расстояние в световых годах к дальним объектам во Вселенной, число окажется настолько огромным, что использовать его для физико-математических вычислений будет непрактично и неудобно. Поэтому вместо светового года в профессиональной астрономии используются такая единица измерения как , которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.
Определение термина
Определение термина «световой год» мы можем найти в любом учебнике астрономии. Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. Такое определение может удовлетворить любителя, но специалист по космологии сочтет его неполным. Он заметит, что световой год – это не просто расстояние, которое свет проходит за год, а расстояние, которое луч света за 365,25 земных дня проходит в вакууме, не испытывая на себе влияние магнитных полей.
Световой год равен 9,46 триллионам километров. Именно такое расстояние луч света проходит за год. Но как астрономы добились такого точного определения лучевого пути? Об этом мы поговорим ниже.
Как определили скорость света
В древние времена считалось, что свет распространяется во Вселенной мгновенно. Однако начиная с семнадцатого века, ученые начали сомневаться в этом. Первым в выше предложенном утверждении усомнился Галилей. Именно он пробовал определить время, за которое луч света проходит расстояние в 8 км. Но из-за того, что такое расстояние было ничтожно малым для такой величины, как скорость света, эксперимент закончился неудачей.
Первым серьезным сдвигом в этом вопросе было наблюдение известного датского астронома Олафа Рёмер. В 1676 году он заметил разницу во времени затмения в зависимости от приближения и удаления к ним Земли в космическом пространстве. Данное наблюдение Рёмер успешно связал с тем фактом, что чем дальше Земля удаляется от , тем больше времени требуется свету, отражаемому от них, чтобы пройти расстояние к нашей планете.
Суть данного факта Рёмер уловил точно, но вот вычислить достоверную величину скорости света ему так и не удалось. Его подсчеты были неверны, поскольку в семнадцатом веке он не мог располагать точными данными о расстоянии от Земли к другим планетам Солнечной системы. Эти данные были определены несколько позже.
Дальнейшие сдвиги в исследованиях и определение светового года
В 1728 году английскому астроному Джеймсу Брэдли, обнаружившему эффект аберрации звезд, удалось первому вычислить примерную скорость света. Он определили ее значение в 301 тыс. км/с. Но это значение было неточным. Более совершенные методы вычисления скорости света были произведены безотносительно к космическим телам – на Земле.
Наблюдения за скоростью света в вакууме при помощи вращающегося колеса и зеркала, были произведены А.Физо и Л. Фуко соответственно. С их помощью физикам удалось приблизиться к реальному значению этой величины.
Точная скорость света
Точную скорость света ученым удалось определить только в прошлом веке. Основываясь на теории электромагнетизма Максвелла, при помощи современной лазерной техники и вычислений с поправкой на коэффициент преломления лучевого потока в воздухе, ученым удалось вычислить точную величину скорости света 299 792,458 км/с. Этой величиной астрономы пользуются до сих пор. Дальше определить световой день, месяц и год было уже делом техники. Путем нехитрых вычислений ученые получили цифру 9,46 триллионов километров – именно столько времени потребовалось бы лучу света для того, чтобы облететь длину земной орбиты.
"Поиск жизни начинается", — говорит Гиллем Англада-Эскуде (Guillem Anglada-Escudé), астроном из Лон-донс-кого уни-вер-си-тета ко-ро-ле-вы Ма-рии, руководитель группы учёных проекта Pale Red Dot ("Бледно-красная точка"), сделавших открытие.
Первую экскурсию на соседний потенциально обитаемый мир мог бы провести , в рамках которого планируется разработка концепции флота космических аппаратов, использующих для передвижения по Галактике световые паруса. Другой вариант - сначала отправить на Proxima b . Однако мы пока забегаем вперёд, вдохновлённые открытием устремляемся к звёздам. Но вернёмся к открытию.
На сегодня известно, что Проксима b совершает оборот вокруг своей звезды красного карлика (он меньше и тусклее, чем Солнце) за 11 земных дней. Экзопланета относится к разряду скалистых (имеет твёрдую поверхность) и немного превосходит Землю по массе — по меньшей мере в 1,3 раза. Это самая близкая к нам экзопланета и, возможно, ближайшее к Солнечной системе небесное тело, на котором может существовать жизнь.
Отметим, что холодное светило в созвездии Центавра слишком тусклое, чтобы его можно было видеть невооруженным глазом. Оно расположено по соседству с гораздо более яркой двойной звездой альфа Центавра AB .
" , и ещё гораздо больше предстоит открыть. Но поиски ближайшего возможного аналога Земли и успех этих поисков стали для всех нас главным в жизни. Теперь впереди следующий этап работы - поиски жизни на планете Проксима b", — заключает Англада-Эскуде.
В какой-то мере открытие такой экзопланеты может считаться началом нового этапа в астрономических исследованиях.
"Открытие помогает нам поставить новую цель — строительство поколения следящих телескопов, которые позволят изучать новые миры, и, возможно, однажды посетить их. Это именно то, что нам было нужно, чтобы вывести науку, изучающую экзопланеты, на новый уровень", — говорит Давид Киппинг (David Kipping) из Колумбийского университета в Нью-Йорке.
Именно это определение рекомендовано для использования в научно-популярной литературе. В профессиональной литературе для выражения больших расстояний вместо светового года обычно используются парсеки и кратные единицы (кило- и мегапарсеки) .
Ранее (до 1984 года) световым годом называлось расстояние, проходимое светом за один тропический год , отнесённый к эпохе 1900,0. Новое определение отличается от старого примерно на 0,002 %. Так как данная единица расстояния не используется для высокоточных измерений, практического различия между старым и новым определениями нет.
Числовые значения
Световой год равен:
- 9 460 730 472 580 800 метрам (примерно 9,5 петаметрам)
Связанные единицы
Нижеприведённые единицы используются довольно редко, обычно лишь в популярных публикациях:
- 1 световая секунда = 299 792,458 км (точно)
- 1 световая минута ≈ 18 млн км
- 1 световой час ≈ 1079 млн км
- 1 световые сутки ≈ 26 млрд км
- 1 световая неделя ≈ 181 млрд км
- 1 световой месяц ≈ 790 млрд км
Расстояние в световых годах
Световой год удобен для качественного представления масштабов расстояния в астрономии.
| Масштаб | Значение (св. лет ) | Описание |
|---|---|---|
| Секунды | 4·10 −8 | Среднее расстояние до Луны приблизительно равно 380 000 км . Это значит, что лучу света, испущенному с поверхности Земли , потребуется около 1,3 секунды , чтобы достичь поверхности Луны. |
| Минуты | 1,6·10 −5 | Одна астрономическая единица равна приблизительно 150 миллионов километров. Таким образом, свет доходит от Солнца до Земли примерно за 500 секунд (8 минут 20 секунд ). |
| Часы | 0,0006 | Среднее расстояние от Солнца до Плутона приблизительно равно 5 световым часам. |
| 0,0016 | Аппараты серий «Пионер» и «Вояджер» , летящие за пределы Солнечной системы, примерно за 30 лет , прошедшие после запуска, удалились на расстояние около ста астрономических единиц от Солнца, и время их отклика на запросы с Земли приблизительно равно 14 часам . | |
| Год | 1,6 | Внутренний край гипотетического облака Оорта расположен в 50 000 а. е. от Солнца, а внешний - в 100 000 а. е. Чтобы преодолеть расстояние от Солнца до внешнего края облака, свету потребуется около полутора лет. |
| 2,0 | Максимальный радиус области гравитационного влияния Солнца («Сферы Хилла ») - примерно 125 000 а. е. | |
| 4,22 | Ближайшая к нам звезда (не считая Солнца), Проксима Центавра , расположена на расстоянии 4,22 св. года . | |
| Тысячелетие | 26 000 | Центр нашей Галактики находится на расстоянии приблизительно 26 000 световых лет от Солнца. |
| 100 000 | Диаметр диска нашей Галактики - 100 000 световых лет. | |
| Миллионы лет | 2,5·10 6 | Ближайшая к нам спиральная галактика M31, знаменитая галактика Андромеды , удалена от нас на 2,5 млн световых лет. |
| 3,14·10 6 | Галактика Треугольника (M33) располагается в 3,14 млн световых лет от нас и является наиболее удалённым стационарным объектом, видимым невооружённым глазом. | |
| 5,9·10 7 | Ближайшее скопление галактик , скопление Девы , удалено от нас на 59 миллионов световых лет. | |
| 1,5·10 8 - 2,5·10 8 | Гравитационная аномалия «Великий аттрактор » располагается на расстоянии 150-250 миллионов световых лет от нас. | |
| Миллиарды лет | 1,2·10 9 | Великая стена Слоуна - одно из крупнейших образований во Вселенной, размеры её около 350 Мпк . Чтобы свет преодолел её из конца в конец, потребуется около миллиарда лет. |
| 1,4·10 10 | Размер причинно-связанной области Вселенной . Вычисляется из возраста Вселенной и максимальной скорости передачи информации - скорости света. | |
| 4,57·10 10 | Сопутствующее расстояние от Земли до края наблюдаемой Вселенной в любом направлении; сопутствующий радиус наблюдаемой Вселенной (в рамках стандартной космологической модели Лямбда-CDM). |
Галактические масштабы расстояний
- Астрономическая единица с хорошей точностью равна 500 световым секундам, то есть свет доходит от Солнца до Земли примерно за 500 секунд.
См. также
Ссылки
- International Organization for Standardization. 9.2 Measurement units (англ.)
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Световой год" в других словарях:
Внесистемная единица длины, применяемая в астрономии; 1 С. г. равен расстоянию, проходимому светом за 1 год. 1 С. г.= 0,3068 парсек=9,4605 1015 м. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров.… … Физическая энциклопедия
СВЕТОВОЙ ГОД, единица измерения астрономического расстояния, равная расстоянию, которое свет проходит в открытом космосе или в ВАКУУМЕ за один тропический год. Один световой год равен 9,46071012 км … Научно-технический энциклопедический словарь
СВЕТОВОЙ ГОД, единица длины, применяемая в астрономии: путь, проходимый светом за 1 год, т.е. 9,466?1012 км. Расстояние до ближайшей звезды (Проксима Кентавра) приблизительно 4,3 световых года. Наиболее удаленные звезды Галактики находятся на… … Современная энциклопедия
Единица межзвездных расстояний; путь, который свет проходит за год, т. е. 9,46?1012 км … Большой Энциклопедический словарь
Световой год - СВЕТОВОЙ ГОД, единица длины, применяемая в астрономии: путь, проходимый светом за 1 год, т.е. 9,466´1012 км. Расстояние до ближайшей звезды (Проксима Кентавра) приблизительно 4,3 световых года. Наиболее удаленные звезды Галактики находятся на… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Внесистемная единица длины, применяемая в астрономии. 1 световой год расстояние, которое проходит свет за 1 год. 1 световой год равен 9.4605E+12 км = 0.307 пк … Астрономический словарь
Единица межзвёздных расстояний; путь, который свет проходит за год, то есть 9,46·1012 км. * * * СВЕТОВОЙ ГОД СВЕТОВОЙ ГОД, единица межзвездных расстояний; путь, который свет проходит за год, т. е. 9,46Ч1012 км … Энциклопедический словарь
Световой год - единица расстояния, равная пути, проходимому светом за один год. Световой год равен 0,3 парсека … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
22 февраля 2017 года NASA сообщило, что у одиночной звезды TRAPPIST-1 найдены 7 экзопланет. Три из них находятся в том диапазоне расстояний от звезды, в котором планета может иметь жидкую воду, а вода - это ключевой условие для жизни. Сообщается также, что данная звездная система находится на расстоянии в 40 световых лет от Земли.
Это сообщение наделало много шума в СМИ, кое-кому даже показалось, что человечество находится в шаге от строительства новых поселений у новой звезды, но это не так. Но 40 световых лет - это много, это МНОГО, это слишком много километров, то есть это чудовищно колоссальное расстояние!
Из курса физики известна третья космическая скорость - это такая скорость, которую должно иметь тело у поверхности Земли, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. Значение этой скорости равно 16,65 км/сек. Обычные орбитальные космические корабли стартуют со скоростью 7,9 км/сек, и вращаются вокруг Земли. В принципе, скорость в 16-20 км/сек, является вполне доступной современным земным технологиям, но не более!
Человечество еще не научилось разгонять космические корабли быстрее, чем 20 км/сек.
Рассчитаем, сколько лет понадобиться звездолету, летящему со скоростью в 20 км/сек, чтобы преодолеть 40 световых лет и достичь звезды TRAPPIST-1.
Один световой год - это расстояние, которое проходит луч света в вакууме, а скорость света равна примерно 300 тыс. км/сек.
Космический корабль, сделанный руками людей, летит со скоростью в 20 км/сек, то есть в 15000 раз медленнее скорости света. 40 световых лет такой корабль преодолеет за время равное 40*15000=600000 лет!
Земной корабль (при современном уровне технологии) долетит до звезды TRAPPIST-1 примерно за 600 тыс. лет! Человек разумный существует на Земле (по мнению ученых) всего 35-40 тыс. лет, а тут целых 600 тыс. лет!
В ближайшее время технологии не позволят человеку достичь звезды TRAPPIST-1. Даже перспективные двигатели (ионные, фотонные, космические паруса и т.д.), которых нет в земной реальности, оценочно, могут разогнать корабль до скорости в 10000 км/сек, а значит, время полета до системы TRAPPIST-1 сократится до 120 лет. Это уже более-менее приемлемое время для полета с помощью анабиоза или для нескольких поколений переселенцев, но на сегодняшний день все эти двигатели - фантастика.
Даже ближайшие звезды пока еще слишком далеки от людей, слишком далеки, не говоря уже о звездах нашей Галактики или других галактиках.
Поперечник нашей галактики Млечный Путь составляет примерно 100 тыс. световых лет, то есть путь из конца в конец для современного земного корабля составит 1,5 млрд. лет! Наука предполагает, что нашей Земле 4,5 млрд. лет, а многоклеточной жизни примерно 2 млрд. лет. Расстояние до ближайшей к нам галактики - Туманности Андромеды - 2,5 млн. световых лет от Земли - какие чудовищные расстояния!
Как видно, из всех ныне живущих людей никто и никогда не ступит ногой на землю планеты у другой звезды.
