22 Şubat 2017'de NASA, tek yıldız TRAPPIST-1'in çevresinde 7 ötegezegenin bulunduğunu bildirdi. Bunlardan üçü yıldızdan gezegenin bulunabileceği uzaklık aralığındadır. sıvı su ve su yaşam için temel bir koşuldur. Ayrıca bu yıldız sisteminin Dünya'ya 40 ışıkyılı uzaklıkta yer aldığı da aktarılıyor.
Bu mesaj medyada büyük yankı uyandırdı; hatta bazıları insanlığın yakınlarda yeni yerleşim yerleri inşa etmesine bir adım kaldığını bile düşündü. nova ama bu doğru değil. Ancak 40 ışıkyılı çok fazla, çok fazla, çok fazla kilometre, yani korkunç derecede devasa bir mesafe!
Fizik dersinden üçüncü kaçış hızı bilinmektedir; bu, bir cismin güneş sisteminin ötesine geçmek için Dünya yüzeyinde sahip olması gereken hızdır. Bu hızın değeri 16,65 km/sn'dir. Geleneksel yörüngesel uzay aracı 7,9 km/sn hızla havalanır ve Dünya'nın yörüngesine girer. Prensip olarak, 16-20 km/sn'lik bir hız, modern dünyevi teknolojiler için oldukça erişilebilirdir, ancak artık yok!
İnsanlık henüz uzay gemilerini 20 km/sn'den daha hızlı hızlandırmayı öğrenemedi.
20 km/sn hızla uçan bir yıldız gemisinin 40 ışık yılı mesafeyi kat ederek TRAPPIST-1 yıldızına ulaşmasının kaç yıl süreceğini hesaplayalım.
Bir ışık yılı, bir ışık ışınının boşlukta kat ettiği mesafedir ve ışığın hızı yaklaşık 300 bin km/sn'dir.
İnsan yapımı bir uzay gemisi saniyede 20 km hızla, yani ışık hızından 15.000 kat daha yavaş uçmaktadır. Böyle bir gemi 40*15000=600000 yıl kadar bir sürede 40 ışık yılını kapsayacaktır!
Dünya gemisi (saatte modern seviye teknolojisi) yaklaşık 600 bin yıl sonra TRAPPIST-1 yıldızına ulaşacak! Homo sapiens Dünya'da (bilim adamlarına göre) yalnızca 35-40 bin yıldır var, ama burada 600 bin yıla kadar var!
Yakın gelecekte teknoloji insanların TRAPPIST-1 yıldızına ulaşmasına izin vermeyecek. Gelecek vaat eden motorlar bile (iyon, fotonik, uzay yelkenleri Dünya gerçekliğinde bulunmayan uyduların gemiyi 10.000 km/sn hıza çıkarabileceği tahmin ediliyor, bu da TRAPPIST-1 sistemine uçuş süresinin 120 yıla ineceği anlamına geliyor. Bu az ya da çok kabul edilebilir süre askıya alınmış animasyon kullanılarak uçuş için veya birkaç nesil göçmen için, ancak bugün tüm bu motorlar harika.
En yakın yıldızlar bile insanlardan hâlâ çok uzakta, Galaksimizin veya diğer galaksilerin yıldızlarından bahsetmeye bile gerek yok.
Galaksimizin çapı Samanyolu yaklaşık 100 bin ışıkyılı, yani modern insanlar için bir uçtan bir uca yol dünya gemisi 1,5 milyar yıl olacak! Bilim, Dünyamızın 4,5 milyar yaşında olduğunu öne sürüyor ve çok hücreli yaşam yaklaşık 2 milyar yıl. Bize en yakın galaksi olan Andromeda Bulutsusu'na olan mesafe - Dünya'dan 2,5 milyon ışıkyılı - ne kadar korkunç mesafeler!
Gördüğünüz gibi, yaşayan tüm insanlar arasında hiç kimse, başka bir yıldızın yakınındaki bir gezegenin dünyasına ayak basamayacak.
Galaktik mesafe ölçekleri
Işık yılı ( St. G., ly) ışığın bir yılda kat ettiği mesafeye eşit olan ekstra sistem uzunluk birimidir.
Daha doğrusu, Uluslararası'nın tanımına göre astronomik birlik(IAS) ışık yılı mesafeye eşitışığın yerçekimi alanlarından etkilenmeden boşlukta geçtiği Jülyen yılı(tanım gereği 86.400 SI saniyenin 365,25 standart gününe veya 31.557.600 saniyeye eşittir). Popüler bilim literatüründe kullanılması önerilen tanım budur. İÇİNDE profesyonel edebiyat ifade etmek uzun mesafeler yerine ışık yılı Parsek ve birimlerin katları (kilo ve megaparsek) yaygın olarak kullanılır.
Daha önce (1984'ten önce), bir ışık yılı, 1900.0 dönemine atanan, ışığın bir tropikal yılda kat ettiği mesafeydi. Yeni tanım eskisinden yaklaşık %0,002 farklılık göstermektedir. Bu uzaklık birimi yüksek hassasiyetli ölçümler için kullanılmadığından eski ve yeni tanımlar arasında pratik bir fark yoktur.
Sayısal değerler
Bir ışık yılı şuna eşittir:
- 9.460.730.472.580.800 metre (yaklaşık 9,46 petametre)
- 63.241.077 astronomik birim (AU)
- 0,306601 parsek
İlgili birimler
Aşağıdaki birimler oldukça nadiren, genellikle yalnızca popüler yayınlarda kullanılır:
- 1 ışık saniyesi = 299.792,458 km (tam)
- 1 ışık dakikası≈ 18 milyon km
- 1 ışık saati ≈ 1079 milyon km
- 1 ışık günü ≈ 26 milyar km
- 1 ışık haftası ≈ 181 milyar km
- 1 ışık ayı ≈ 790 milyar km
Işık yılı cinsinden uzaklık
Işık yılı, astronomide uzaklık ölçeklerini niteliksel olarak temsil etmek için uygundur.
| Ölçek | Değer (St. yıl) | Tanım |
|---|---|---|
| Saniye | 4 10 −8 | Ortalama mesafe yaklaşık 380.000 km'dir. Bu, yüzeyden yayılan bir ışık ışınının Ay yüzeyine ulaşmasının yaklaşık 1,3 saniye süreceği anlamına geliyor. |
| dakika | 1,6·10−5 | Bir astronomik birim yaklaşık 150 milyon kilometreye eşittir. Böylece ışık Dünya'ya yaklaşık 500 saniyede (8 dakika 20 saniye) ulaşır. |
| Kol saati | 0,0006 | Güneş'ten ortalama uzaklık yaklaşık 5 ışık saatidir. |
| 0,0016 | Pioneer ve ötesine uçan serinin cihazları, lansmanından bu yana yaklaşık 30 yıl içinde yaklaşık yüz kilometrelik bir mesafeye taşındı. astronomik birimler Güneş'ten geliyor ve Dünya'dan gelen taleplere cevap verme süreleri yaklaşık 14 saat. | |
| Yıl | 1,6 | Varsayımın iç kenarı 50.000 a'da bulunur. e. Güneş'ten ve dıştaki - 100.000 a. e. Işığın Güneş'ten bulutun dış kenarına kadar olan mesafeyi kat etmesi yaklaşık bir buçuk yıl sürecektir. |
| 2,0 | Maksimum alan yarıçapı yerçekimi etkisi Güneş (“Tepe Küreleri”) - yaklaşık 125.000 AU. e. | |
| 4,2 | Bize en yakın olanı (Güneş'i saymazsak) Proxima Centauri, 4,2 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. yıl. | |
| Milenyum | 26 000 | Galaksimizin merkezi Güneş'ten yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. |
| 100 000 | Diskimizin çapı 100.000 ışık yılıdır. | |
| Milyonlarca yıl | 2,5 10 6 | Bize en yakın olan M31, meşhur olan, bizden 2,5 milyon ışıkyılı uzaklıkta. |
| 3,14 10 6 | (M33) 3,14 milyon ışıkyılı uzaklıkta yer alır ve çıplak gözle görülebilen en uzaktaki sabit nesnedir. | |
| 5,8 10 7 | En yakın olanı Başak kümesi bizden 58 milyon ışıkyılı uzaklıkta. | |
| On milyonlarca ışıkyılı | Çapa göre galaksi kümelerinin karakteristik boyutu. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Yerçekimi anomalisi " Büyük Çekici"Bizden 150-250 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor. | |
| Milyarlarca yıl | 1,2 10 9 | Sloan Seddi dünyanın en büyük oluşumlarından biridir, boyutları yaklaşık 350 Mpc'dir. Işığın bir uçtan diğer uca seyahat etmesi yaklaşık bir milyar yıl alacaktır. |
| 1,4 10 10 | Evrenin nedensel olarak bağlantılı bölgesinin boyutu. Evrenin yaşına göre hesaplanmıştır ve maksimum hız bilgi aktarımı - ışık hızı. | |
| 4,57 10 10 | Herhangi bir yönde Dünya'dan gözlemlenebilir Evrenin kenarına kadar olan mesafe; gözlemlenebilir Evrenin eşlik eden yarıçapı (standart dahilinde) kozmolojik model Lambda-CDM). |
Elbette bazılarında duymuşumdur bilim kurgu aksiyon filmi"Tatooine'e yirmi" ifadesi ışık yılı", birçoğu meşru sorular sordu. Bunlardan bazılarına değineceğim:
Bir yıl bir zaman değil mi?
O halde nedir bu ışık yılı?
Kaç kilometre?
Üstesinden gelmek ne kadar sürer ışık yılı uzay aracıİle Toprak?
Bugünkü makalemi bu ölçü biriminin anlamını açıklamaya, onu her zamanki kilometrelerimizle karşılaştırmaya ve çalıştığı ölçeği göstermeye ayırmaya karar verdim. Evren.
Sanal yarışçı.
Bir kişinin tüm kuralları ihlal ederek otoyolda 250 km/saat hızla koştuğunu hayal edelim. İki saatte 500 km, dört saatte ise 1000 km kat edecek. Tabii bu sırada kaza yapmadığı sürece...
Görünüşe göre bu hız! Ama bütünü dolaşmak için küre(≈ 40.000 km), yarışçımızın 40 kat daha fazla zamana ihtiyacı olacak. Ve bu zaten 4 x 40 = 160 saattir. Veya neredeyse bir hafta boyunca sürekli sürüş!
Ancak sonuçta 40.000.000 metre yol kat ettiğini söyleyemeyiz. Çünkü tembellik bizi her zaman daha kısa alternatif ölçü birimleri icat etmeye ve kullanmaya zorlamıştır.
Sınırla.
İtibaren okul kursu fizikçiler, herkes bilmeli ki dünyadaki en hızlı bisikletçi Evren- ışık. Bir saniyede yaklaşık 300.000 km'lik bir mesafe kat eden ışın, böylece 0,134 saniyede dünyanın çevresini dolaşacaktır. Bu, sanal yarış aracımızdan 4.298.507 kat daha hızlı!
İtibaren Toprak ile Ayışık ortalama 1,25 saniyeye kadar ulaşır Güneşışını 8 dakikadan biraz fazla sürede ulaşacak.
Devasa, değil mi? Ancak ışık hızından daha yüksek hızların varlığı henüz kanıtlanamamıştır. Bu yüzden bilim dünyasıÖlçmenin mantıklı olacağına karar verdim kozmik ölçek Bir radyo dalgasının belirli zaman aralıklarında geçtiği birimler halinde (özellikle ışık budur).
Mesafeler.
Böylece, ışık yılı- bir ışık ışınının bir yılda kat ettiği mesafeden daha fazla bir şey değil. Yıldızlararası ölçeklerde bundan daha küçük uzaklık birimlerinin kullanılması pek mantıklı değildir. Ve yine de oradalar. İşte bunların yaklaşık değerleri:
1 ışık saniyesi ≈ 300.000 km;
1 ışık dakikası ≈ 18.000.000 km;
1 ışık saati ≈ 1.080.000.000 km;
1 ışık günü ≈ 26.000.000.000 km;
1 ışık haftası ≈ 181.000.000.000 km;
1 ışık ayı ≈ 790.000.000.000 km.
Şimdi sayıların nereden geldiğini anlamanız için birin neye eşit olduğunu hesaplayalım. ışık yılı.
Bir yılda 365 gün, bir günde 24 saat, bir saatte 60 dakika ve bir dakikada 60 saniye vardır. Yani bir yıl 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 saniyeden oluşur. Işık bir saniyede 300.000 km yol kat eder. Dolayısıyla bir yılda onun ışını 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km yol kat edecektir.
Bu sayı şu şekilde okunur: DOKUZ TRİLYON, DÖRTYÜZALTMIŞ MİLYAR VE SEKİZYÜZ MİLYON kilometre.
Kesinlikle, kesin değer ışık yılı hesapladığımızdan biraz farklı. Ancak popüler bilim makalelerinde yıldızlara olan mesafeleri tanımlarken, prensip olarak en yüksek doğruluk gerekli değildir ve yüz veya iki milyon kilometre burada özel bir rol oynamayacaktır.
Şimdi düşünce deneylerimize devam edelim...
Ölçek.
Diyelim ki modern uzay aracı yapraklar güneş sistemiüçüncüden kaçış hızı(≈ 16,7 km/s). Birinci ışık yılı 18.000 yıl içinde bunun üstesinden gelecektir!
4,36 ışık yılı bize en yakın olana yıldız sistemi (Alfa Centauri, baştaki görsele bakın) yaklaşık 78 bin yılda aşılacak!
Bizim Samanyolu galaksisiçapı yaklaşık 100.000 ışık yılı 1 milyar 780 milyon yıl sonra geçecek.
Gökbilimcilerin uzaydaki uzak nesnelerin mesafelerini hesaplamak için neden ışık yıllarını kullanmadıklarını biliyor musunuz?
Işık yılı, sistemik olmayan mesafe ölçüm birimidir. uzay. Popüler kitaplarda ve astronomi ders kitaplarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak profesyonel astrofizikte bu rakam Uzaydaki yakındaki nesnelere olan mesafeleri belirlemek için son derece nadir ve sıklıkla kullanılır. Bunun nedeni basit: Evrendeki uzak nesnelere olan mesafeyi ışık yılı cinsinden belirlerseniz, sayı o kadar büyük olacaktır ki, bunu fiziksel ve matematiksel hesaplamalar için kullanmak pratik ve sakıncalı olacaktır. Bu nedenle, profesyonel astronomide ışık yılı yerine, karmaşık matematiksel hesaplamalar yapılırken kullanımı çok daha uygun olan bir ölçü birimi kullanılır.
Terimin tanımı
“Işık yılı” teriminin tanımını herhangi bir astronomi ders kitabında bulabiliriz. Işık yılı, bir ışık ışınının bir Dünya yılında kat ettiği mesafedir. Böyle bir tanım bir amatörü tatmin edebilir ama bir kozmolog bunu eksik bulacaktır. Işık yılının yalnızca ışığın bir yılda kat ettiği mesafe değil, aynı zamanda bir ışık ışınının manyetik alanlardan etkilenmeden boşlukta 365,25 Dünya günü boyunca kat ettiği mesafe olduğunu belirtecektir.
Bir ışık yılı 9,46 trilyon kilometreye eşittir. Bu tam olarak bir ışık ışınının bir yılda kat ettiği mesafedir. Peki gökbilimciler bunu nasıl başardılar? kesin tanım radyal yol? Aşağıda bunun hakkında konuşacağız.
Işığın hızı nasıl belirlendi?
Eski zamanlarda ışığın evrende anında hareket ettiğine inanılıyordu. Ancak on yedinci yüzyıldan itibaren bilim adamları bundan şüphe etmeye başladı. Galileo yukarıda önerilen ifadeden şüphe eden ilk kişiydi. Bir ışık ışınının 8 km'lik bir mesafeyi kat etmesi için geçen süreyi belirlemeye çalışan oydu. Ancak ışık hızı gibi bir miktar için böyle bir mesafenin ihmal edilebilecek kadar küçük olması nedeniyle deney başarısızlıkla sonuçlandı.
Bu konudaki ilk büyük değişim ünlü Danimarkalı gökbilimci Olaf Roemer'in gözlemleriydi. 1676 yılında, Dünya'nın uzayda onlara yaklaşımına ve uzaklığına bağlı olarak tutulma zamanlarında bir farklılık olduğunu fark etti. Bu gözlem Roemer, Dünya'dan ne kadar uzaklaşırsa, onlardan yansıyan ışığın gezegenimize olan mesafeyi kat etmesinin o kadar uzun süreceği gerçeğini başarılı bir şekilde ilişkilendirdi.
Öz bu gerçek Roemer bunu doğru bir şekilde yakaladı ancak ışık hızı için hiçbir zaman güvenilir bir değer hesaplayamadı. Hesaplamaları yanlıştı çünkü on yedinci yüzyılda Dünya'dan güneş sistemindeki diğer gezegenlere olan mesafe hakkında doğru verilere sahip olamıyordu. Bu veriler biraz sonra belirlendi.
Araştırmalarda ve ışık yılının tanımında daha fazla ilerleme
1728 yılında yıldızlardaki sapmaların etkisini keşfeden İngiliz gökbilimci James Bradley, ışığın yaklaşık hızını hesaplayan ilk kişi oldu. Değerini ise 301 bin km/s olarak belirledi. Ancak bu değer hatalıydı. Işığın hızını hesaplamak için daha gelişmiş yöntemler üretilmiştir. kozmik cisimler- Dünya'da.
Dönen bir tekerlek ve bir ayna kullanarak ışığın boşluktaki hızının gözlemleri sırasıyla A. Fizeau ve L. Foucault tarafından yapılmıştır. Onların yardımıyla fizikçiler bu miktarın gerçek değerine yaklaşmayı başardılar.
Tam ışık hızı
Bilim adamları ışığın kesin hızını ancak geçen yüzyılda belirleyebildiler. Maxwell'in elektromanyetizma teorisine dayanarak, modern lazer teknolojisini ve havadaki ışın akışının kırılma indisine göre düzeltilmiş hesaplamaları kullanan bilim adamları, ışığın kesin hızını 299.792,458 km/s olarak hesaplayabildiler. Gökbilimciler hala bu miktarı kullanıyor. Gündüz saatlerinin, ayın ve yılın daha da belirlenmesi zaten bir teknoloji meselesiydi. Basit hesaplamalar sonucunda bilim insanları 9,46 trilyon kilometrelik bir rakama ulaştı; bu, bir ışık ışınının Dünya'nın yörüngesi boyunca kat edilmesinin tam olarak ne kadar süreceği anlamına geliyordu.
Keşfi yapan Londra Üniversitesi ve Mary'den gökbilimci ve Soluk Kırmızı Nokta ("Soluk kırmızı nokta") proje ekibinin lideri Guillem Anglada-Escudé, "Yaşam arayışı başladı" diyor.
Potansiyel komşuya ilk gezi yaşanabilir dünya Bir filo konseptinin geliştirilmesinin planlandığı çerçevede gerçekleştirilebilir uzay aracı Galaksinin etrafında hareket etmek için hafif yelkenleri kullanıyor. Diğer bir seçenek de önce Proxima b'ye göndermek. Ancak yıldızlara doğru koştuğumuz keşiften ilham alarak şimdilik önümüze çıkıyoruz. Ama hadi açılışa geri dönelim.
Bugün Proxima b'nin kırmızı cüce yıldızının (Güneş'ten daha küçük ve sönük olan) yörüngesinde 11 saniyede döndüğü biliniyor. dünyevi günler. Dış gezegen kayalık kategorisine aittir ( sert yüzey) ve kütle olarak Dünya'yı biraz aşıyor - en az 1,3 kat. Bize en yakın dış gezegen ve muhtemelen en yakını güneş sistemi gök cismi, üzerinde yaşamın var olabileceği.
Erboğa takımyıldızındaki soğuk yıldızın çıplak gözle görülemeyecek kadar sönük olduğunu unutmayın. Çok daha parlak çift yıldız Alpha Centauri AB'nin bitişiğinde yer almaktadır.
" ve keşfedilmeyi bekleyen çok daha fazlası var. Ancak Dünya'nın mümkün olan en yakın benzerini aramak ve bu aramaların başarısı, hepimiz için hayattaki en önemli şey haline geldi. Şimdi önümüzde işin bir sonraki aşaması var - arayış. Proxima b gezegeninde yaşam var” diye bitiriyor Anglada-Escudé.
Böyle bir dış gezegenin keşfi, bir dereceye kadar astronomik araştırmalarda yeni bir aşamanın başlangıcı olarak değerlendirilebilir.
"Bu keşif, teslimat yapmamıza yardımcı oluyor yeni hedef- yeni dünyaları incelememize ve belki bir gün onları ziyaret etmemize olanak sağlayacak bir nesil izleme teleskopları inşa etmek. Dış gezegen bilimini bir sonraki seviyeye taşımak için tam olarak ihtiyacımız olan şey buydu. yeni seviye" diyor New York'taki Columbia Üniversitesi'nden David Kipping.
