Kosminiai atstumai yra prastai išmatuojami įprastais metrais ir kilometrais, todėl astronomai naudoja kitus fiziniai vienetai. Vienas iš jų vadinamas šviesmečiu.
Daugelis fantazijos gerbėjų yra gerai susipažinę su šia koncepcija, nes ji dažnai pasirodo filmuose ir knygose. Tačiau ne visi žino, kas yra šviesmetis, o kai kurie netgi mano, kad tai panašu į įprastą metinį laiko skaičiavimą.
Kas yra šviesmetis?
Tiesą sakant, šviesmetis yra ne laiko vienetas, kaip galima manyti, o ilgio vienetas, naudojamas astronomijoje. Tai reiškia šviesos nuvažiuotą atstumą per vienerius metus.
Paprastai jis naudojamas astronomijos vadovėliuose arba populiariojoje mokslinėje fantastikoje, siekiant nustatyti ilgį saulės sistema. Tikslesniems matematiniams skaičiavimams ar atstumų matavimui Visatoje pagrindu imamas kitas vienetas - .
Išvaizda šviesmečiai astronomijoje buvo siejamas su žvaigždžių mokslų raida ir poreikiu naudoti parametrus, palyginamus su kosmoso mastu. Ši koncepcija buvo pristatyta praėjus keleriems metams po pirmojo sėkmingo atstumo nuo Saulės iki žvaigždės 61 Cygni matavimo 1838 m. 
Iš pradžių šviesmečiai buvo atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienus atogrąžų metus, tai yra per laikotarpį, lygų visam sezonų ciklui. Tačiau nuo 1984 m. jie pradėjo remtis pagrindu Julijaus metai(365,25 dienos), todėl matavimai bus tikslesni.
Kaip nustatomas šviesos greitis?
Norėdami apskaičiuoti šviesmetį, mokslininkai pirmiausia turėjo nustatyti šviesos greitį. Astronomai kadaise manė, kad spinduliai kosmose pasklido akimirksniu, tačiau XVII amžiuje šia išvada imta abejoti.
Pirmuosius bandymus atlikti skaičiavimus atliko Galileo Gallilei, kuris nusprendė paskaičiuoti laiką, per kurį šviesa nukeliauti 8 km. Jo tyrimas buvo nesėkmingas. Apytikslę vertę pavyko apskaičiuoti James Bradley 1728 m., kuris nustatė 301 tūkst. km/s greitį.
Koks yra šviesos greitis?
Nepaisant to, kad Bradley atliko gana tikslius skaičiavimus, jie galėjo nustatyti tikslų greitį tik XX amžiuje, naudojant šiuolaikinius lazerinės technologijos. Pažangi įranga leido atlikti spindulių lūžio rodiklio pataisymus, todėl ši vertė buvo 299 792 458 kilometrai per sekundę. 
Astronomai su šiais skaičiais naudojasi iki šiol. Vėliau paprasti skaičiavimai padėjo tiksliai nustatyti laiką, kurio spinduliams reikėjo skristi aplink orbitą. gaublys be gravitacinių laukų įtakos jiems.
Nors šviesos greitis nepalyginamas su žemiški atstumai, jo naudojimas skaičiavimuose paaiškinamas tuo, kad žmonės yra įpratę mąstyti „žemiškomis“ kategorijomis.
Kam lygūs šviesmečiai?
Jei atsižvelgsime į tai, kad šviesos sekundė yra lygi 299 792 458 metrams, nesunku apskaičiuoti, kad šviesa per minutę nukeliauja 17 987 547 480 metrų. Paprastai astrofizikai naudoja šiuos duomenis, kad išmatuotų atstumus planetų sistemose.
Studijuoti dangaus kūnai Visatos masteliu daug patogiau remtis šviesmečiu, kuris yra lygus 9,460 trilijonų kilometrų arba 0,306 parsekų. Stebėjimas kosminiai kūnai yra vienintelis atvejis, kai praeitį žmogus gali pamatyti savo akimis.
Prireikia daug metų, kol tolimos žvaigždės skleidžiama šviesa pasiekia Žemę. Dėl šios priežasties žiūrint kosminiai objektai, matote juos ne tokius, kokie jie yra šiuo metu, ir kokie jie buvo šviesos spinduliavimo momentu.
Atstumų šviesmečiais pavyzdžiai
Dėl galimybės apskaičiuoti spindulių judėjimo greitį astronomai sugebėjo apskaičiuoti atstumą šviesmečiais iki daugelio dangaus kūnų. Taigi atstumas nuo mūsų planetos iki Mėnulio yra 1,3 šviesmečio, iki Proxima Centauri – 4,2 šviesmečio, iki Andromedos ūko – 2,5 milijono šviesmečių. 
Atstumas tarp Saulės ir mūsų galaktikos centro spindulių trunka maždaug 26 tūkstančius šviesmečių, o tarp Saulės ir Plutono planetos – 5 šviesos valandos.
2017 m. vasario 22 d. NASA pranešė, kad aplink vieną žvaigždę TRAPPIST-1 buvo rastos 7 egzoplanetos. Trys iš jų yra atstumų nuo žvaigždės diapazone, kurį planeta gali turėti skystas vanduo, o vanduo yra pagrindinė gyvenimo sąlyga. Taip pat pranešama, kad š žvaigždžių sistema yra 40 šviesmečių nuo Žemės.
Ši žinia sukėlė daug triukšmo žiniasklaidoje, kai kurie netgi manė, kad žmonija yra per žingsnį nuo naujų gyvenviečių kūrimo nova, bet tai netiesa. Bet 40 šviesmečių yra daug, tai DAUG, tai per daug kilometrų, tai yra, tai nepaprastai didžiulis atstumas!
Trečiasis žinomas iš fizikos kurso pabėgimo greitis- tai greitis, kurį kūnas turi turėti Žemės paviršiuje, kad galėtų išeiti už Saulės sistemos ribų. Šio greičio vertė – 16,65 km/sek. Įprasta orbita erdvėlaivių startuoja 7,9 km/sek greičiu ir apsisuka aplink Žemę. Iš principo 16-20 km/sek greitis yra gana prieinamas šiuolaikinėms žemiškoms technologijoms, bet ne daugiau!
Žmonija dar neišmoko pagreitinti erdvėlaivių greičiau nei 20 km/sek.
Paskaičiuokime, kiek metų prireiks 20 km/sek greičiu skriejančiam žvaigždėlaivui, kad jis nukeliautų 40 šviesmečių ir pasiektų žvaigždę TRAPPIST-1.
Vieni šviesmečiai – tai atstumas, kurį šviesos spindulys nukeliauja vakuume, o šviesos greitis yra maždaug 300 tūkstančių km/sek.
Žmogaus sukurtas erdvėlaivis skrenda 20 km/s greičiu, tai yra 15 000 kartų lėčiau nei šviesos greitis. Toks laivas įveiks 40 šviesmečių per laiką, lygų 40*15000=600000 metų!
Žemės laivas (at modernaus lygio technologija) pasieks žvaigždę TRAPPIST-1 maždaug po 600 tūkstančių metų! Homo sapiens Žemėje egzistavo (mokslininkų teigimu) tik 35-40 tūkstančių metų, o čia net 600 tūkstančių metų!
Artimiausiu metu technologijos neleis žmonėms pasiekti žvaigždės TRAPPIST-1. Netgi perspektyvūs varikliai (joniniai, fotoniniai, kosminės burės ir t.t.), kurių žemiškoje realybėje nėra, skaičiuojama, kad jie gali pagreitinti laivą iki 10 000 km/sek., o tai reiškia, kad skrydžio laikas į TRAPPIST-1 sistemą sutrumpės iki 120 metų. Tai daugiau ar mažiau priimtinas laikas skrydžiui naudojant sustabdytą animaciją arba kelioms imigrantų kartoms, tačiau šiandien visi šie varikliai yra fantastiški.
Net ir artimiausios žvaigždės vis dar per toli nuo žmonių, per toli, jau nekalbant apie mūsų Galaktikos ar kitų galaktikų žvaigždes.
Mūsų galaktikos skersmuo Paukščių Takas yra maždaug 100 tūkstančių šviesmečių, tai yra kelias nuo galo iki galo šiuolaikiniam žemės laivas bus 1,5 milijardo metų! Mokslas teigia, kad mūsų Žemė yra 4,5 milijardo metų ir daugialąstelinis gyvenimas maždaug 2 milijardus metų. Atstumas iki mums artimiausios galaktikos – Andromedos ūko – 2,5 milijono šviesmečių nuo Žemės – kokie siaubingi atstumai!
Kaip matote, iš visų gyvų žmonių niekas niekada neįkels kojos į planetos žemę šalia kitos žvaigždės.
Būtent šį apibrėžimą rekomenduojama naudoti mokslo populiarinimo literatūroje. IN profesinę literatūrą išreikšti dideli atstumai vietoj šviesmečių dažniausiai naudojami parsekai ir vienetų kartotiniai (kilo ir megaparsekai).
Anksčiau (iki 1984 m.) šviesmečiai buvo atstumas, kurį šviesa nukeliauja per vienerius atogrąžų metus, priskirtas 1900,0 epochai. Naujasis apibrėžimas nuo senojo skiriasi maždaug 0,002 %. Kadangi šis atstumo vienetas nėra naudojamas didelio tikslumo matavimams, nėra praktinio skirtumo tarp senojo ir naujojo apibrėžimų.
Skaitinės reikšmės
Šviesmetis yra lygus:
- 9 460 730 472 580 800 metrų (maždaug 9,5 petametro)
Susiję vienetai
Šie vienetai naudojami gana retai, dažniausiai tik populiariuose leidiniuose:
- 1 šviesos sekundė = 299 792,458 km (tiksliai)
- 1 šviesos minutė≈ 18 milijonų km
- 1 šviesos valanda ≈ 1079 milijonai km
- 1 šviesos diena ≈ 26 milijardai km
- 1 šviesos savaitė ≈ 181 milijardas km
- 1 šviesos mėnuo ≈ 790 milijardų km
Atstumas šviesmečiais
Šviesmetis yra patogus kokybiškai atvaizduoti atstumo skales astronomijoje.
| Skalė | Vertė (šv. m.) | Aprašymas |
|---|---|---|
| sekundės | 4 10 −8 | Vidutinis atstumas iki Mėnulio yra maždaug 380 000 km. Tai reiškia, kad nuo Žemės paviršiaus skleidžiamas šviesos pluoštas Mėnulio paviršių pasieks maždaug per 1,3 sekundės. |
| minučių | 1,6·10−5 | Vienas astronominis vienetas yra lygus maždaug 150 milijonų kilometrų. Taigi šviesa iš Saulės į Žemę nukeliauja maždaug per 500 sekundžių (8 minutes 20 sekundžių). |
| Žiūrėti | 0,0006 | Vidutinis atstumas nuo Saulės iki Plutono yra maždaug 5 šviesos valandos. |
| 0,0016 | „Pioneer“ ir „Voyager“ serijos prietaisai, skraidantys už Saulės sistemos ribų, per maždaug 30 metų nuo jų paleidimo pasitraukė į maždaug šimto atstumą. astronominiai vienetai nuo Saulės, o jų reakcijos į užklausas iš Žemės laikas yra maždaug 14 valandų. | |
| Metai | 1,6 | Hipotetinio Oorto debesies vidinis kraštas yra ties 50 000 AU. e. nuo Saulės, o išorinė - 100 000 a. e. Prireiks maždaug pusantrų metų, kol šviesa nukeliautų atstumą nuo Saulės iki išorinio debesies krašto. |
| 2,0 | Didžiausias ploto spindulys gravitacinis poveikis Saulė („Hill Spheres“) - maždaug 125 000 AU. e. | |
| 4,22 | Artimiausia mums (neskaičiuojant Saulės) žvaigždė Proxima Centauri yra 4,22 šviesmečio atstumu. metų | |
| Tūkstantmetis | 26 000 | Mūsų galaktikos centras yra maždaug 26 000 šviesmečių atstumu nuo Saulės. |
| 100 000 | Mūsų galaktikos disko skersmuo yra 100 000 šviesmečių. | |
| Milijonai metų | 2,5 10 6 | Arčiausiai mūsų spiralinė galaktika M31, garsioji Andromedos galaktika, nuo mūsų nutolusi 2,5 mln. šviesmečių. |
| 3,14 10 6 | Trikampio galaktika (M33) yra už 3,14 milijono šviesmečių ir yra labiausiai nutolęs plika akimi matomas stacionarus objektas. | |
| 5,9 10 7 | Artimiausias galaktikų spiečius, Mergelės spiečius, yra nutolęs 59 mln. šviesmečių. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | „Didžiojo pritraukėjo“ gravitacinė anomalija yra 150–250 milijonų šviesmečių atstumu nuo mūsų. | |
| Milijardai metų | 1,2 10 9 | Didžioji Sloano siena yra viena didžiausių darinių Visatoje, jos matmenys apie 350 Mpc. Prireiks maždaug milijardo metų, kol šviesa nukeliaus nuo galo iki galo. |
| 1,4 10 10 | Priežastiniu ryšiu susietos Visatos srities dydis. Skaičiuojamas nuo Visatos amžiaus ir maksimalus greitis informacijos perdavimas – šviesos greitis. | |
| 4,57 10 10 | Lydimasis atstumas nuo Žemės iki stebimos Visatos krašto bet kuria kryptimi; lydimasis stebimos Visatos spindulys (standartinio kosmologinio modelio Lambda-CDM rėmuose). |
Galaktikos atstumo svarstyklės
- Gero tikslumo astronominis vienetas yra lygus 500 šviesos sekundžių, tai yra, šviesa Žemę iš Saulės pasiekia per maždaug 500 sekundžių.
Taip pat žr
Nuorodos
- Tarptautinė standartizacijos organizacija. 9.2 Matavimo vienetai
Pastabos
Wikimedia fondas.
2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „Šviesos metai“ kituose žodynuose: Papildomas sistemos ilgio vienetas, naudojamas astronomijoje; 1 S.g yra lygus atstumui, kurį nukeliauja šviesa per 1 metus. 1 S. g = 0,3068 parsek = 9,4605 1015 m enciklopedinis žodynas . M.:. Sovietinė enciklopedija Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas......
Fizinė enciklopedija ŠVIESOS METAI, matavimo vienetas, astronominis atstumas lygus atstumui , pro kurią praeina šviesa kosminė erdvė arba VAKUUME vienerius tropinius metus. Vieni šviesmečiai yra lygūs 9,46071012 km...
Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas ŠVIESOS METAI, astronomijoje naudojamas ilgio vienetas: šviesos nueitas kelias per 1 metus, t.y. 9,466?1012 km. Atstumas iki artimiausios žvaigždės (Proxima Centauri) yra maždaug 4,3 šviesmečio. Tolimiausios galaktikos žvaigždės yra... ...
Šiuolaikinė enciklopedija Tarpžvaigždinių atstumų vienetas; kelias, kurį nukeliauja šviesa per metus, t.y 9,46 km...
Didysis enciklopedinis žodynasŠviesmetis Iliustruotas enciklopedinis žodynas
Papildomas sistemos ilgio vienetas, naudojamas astronomijoje. 1 šviesmetis yra atstumas, kurį šviesa nukeliauja per 1 metus. 1 šviesmetis lygus 9,4605E+12 km = 0,307 vnt... Astronomijos žodynas
Tarpžvaigždinių atstumų vienetas; kelias, kurį šviesa nukeliauja per metus, tai yra 9,46·1012 km. * * * LIGHT YEAR LIGHT YEAR, tarpžvaigždinių atstumų vienetas; kelias, kurį šviesa nueina per metus, t.y. 9,46×1012 km... Enciklopedinis žodynas
Didysis enciklopedinis žodynas- atstumo vienetas, lygus keliui per vienerius metus praplaukė šviesa. Šviesmetis lygus 0,3 parsek... Sąvokos šiuolaikinis gamtos mokslas. Pagrindinių terminų žodynas
