For å forstå betydningen av begrepet "lysår", må du først huske skolefysikkkurset, spesielt delen som gjelder lysets hastighet. Så, lysets hastighet i et vakuum, der den ikke påvirkes av ulike faktorer som gravitasjons- og magnetiske felt, suspenderte partikler, brytning av et gjennomsiktig medium, etc., er 299 792,5 kilometer per sekund. Du må forstå at i dette tilfellet betyr lys det som oppfattes av menneskelig syn.
Mindre kjente avstandsenheter er lysmåned, uke, dag, time, minutt og sekund.I ganske lang tid ble lys ansett som en uendelig mengde, og den første personen som beregnet den omtrentlige hastigheten til lysstråler i et vakuum var astronomen Olaf Roemer på midten av 1600-tallet. Selvfølgelig var dataene hans svært omtrentlige, men selve faktumet med å bestemme den endelige hastighetsverdien er viktig. I 1970 ble lyshastigheten bestemt til innenfor én meter per sekund. Mer nøyaktige resultater er ennå ikke oppnådd, da det oppsto problemer med feilen i målerstandarden.
Lysår og andre distanser
Siden avstandene er enorme, vil det være irrasjonelt og upraktisk å måle dem i konvensjonelle enheter. Basert på disse betraktningene ble det introdusert en spesiell - lysåret, det vil si avstanden som lyset reiser i det såkalte julianske året (lik 365,25 dager). Tatt i betraktning at hver dag inneholder 86 400 sekunder, kan det beregnes at i løpet av et år reiser en lysstråle en avstand på litt mer enn 9,4 kilometer. Denne verdien virker enorm, men for eksempel er avstanden til den nærmeste stjernen til Jorden, Proxima Centauri, 4,2 år, og diameteren til Melkeveisgalaksen overstiger 100 000 lysår, det vil si de visuelle observasjonene som kan gjøres nå gjenspeiler et bilde som eksisterte for hundretusenvis av år siden.
En lysstråle reiser avstanden fra jorden til månen på omtrent et sekund, men sollys Det tar mer enn åtte minutter å nå planeten vår.
I profesjonell astrofysikk brukes begrepet lysår sjelden. Forskere bruker først og fremst enheter som parsec og astronomisk enhet. En parsec er avstanden til det imaginære punktet som radiusen til jordens bane sees fra i en vinkel på ett buesekund (1/3600 av en grad). Den gjennomsnittlige radiusen til banen, det vil si avstanden fra jorden til solen, kalles den astronomiske enheten. En parsec er lik omtrent tre lysår eller 30,8 billioner kilometer. En astronomisk enhet er omtrent lik 149,6 millioner kilometer.
Sikkert, etter å ha hørt i en eller annen science fiction actionfilm et uttrykk a la "tjue til Tatooine lysår", stilte mange legitime spørsmål. Jeg vil nevne noen av dem:
Er ikke et år en tid?
Så hva er det lysår?
Hvor mange kilometer er det?
Hvor lang tid vil det ta å overvinne lysår romskip med Jord?
Jeg bestemte meg for å vie dagens artikkel til å forklare betydningen av denne måleenheten, sammenligne den med våre vanlige kilometer og demonstrere skalaen den fungerer Univers.
Virtuell racer.
La oss forestille oss en person, i strid med alle reglene, rushing langs en motorvei med en hastighet på 250 km/t. Om to timer skal den tilbakelegge 500 km, og på fire – så mye som 1000. Med mindre den selvfølgelig krasjer i prosessen...
Det ser ut til at dette er fart! Men for å gå rundt det hele kloden(≈ 40 000 km), vil raceren vår trenge 40 ganger mer tid. Og dette er allerede 4 x 40 = 160 timer. Eller nesten hele uken kontinuerlig kjøring!
Til slutt vil vi imidlertid ikke si at han tilbakela 40 000 000 meter. Fordi latskap alltid har tvunget oss til å finne opp og bruke kortere alternative måleenheter.
Begrense.
Fra skolekurs fysikere, alle burde vite at den raskeste rytteren i Univers- lys. På ett sekund dekker strålen en avstand på omtrent 300 000 km, og dermed vil den sirkle kloden på 0,134 sekunder. Det er 4 298 507 ganger raskere enn vår virtuelle racer!
Fra Jord til Måne lyset når i gjennomsnitt 1,25 s, opp til Sol strålen vil nå på litt mer enn 8 minutter.
Kolossalt, ikke sant? Men eksistensen av hastigheter større enn lysets hastighet er ennå ikke bevist. Derfor bestemte den vitenskapelige verden at det ville være logisk å måle kosmiske skalaer i enheter som en radiobølge (som spesielt lys er) reiser over bestemte tidsintervaller.
Avstander.
Slik, lysår- ikke noe mer enn avstanden som en lysstråle reiser på ett år. På interstellare skalaer gir det ikke mye mening å bruke avstandsenheter mindre enn dette. Og likevel er de der. Her er deres omtrentlige verdier:
1 lett sekund ≈ 300 000 km;
1 lett minutt ≈ 18 000 000 km;
1 lystime ≈ 1 080 000 000 km;
1 lys dag ≈ 26 000 000 000 km;
1 lett uke ≈ 181 000 000 000 km;
1 lett måned ≈ 790 000 000 000 km.
Nå, slik at du forstår hvor tallene kommer fra, la oss beregne hva en er lik lysår.
Det er 365 dager i et år, 24 timer i døgnet, 60 minutter i timen og 60 sekunder i minuttet. Dermed består et år av 365 x 24 x 60 x 60 = 31 536 000 sekunder. På ett sekund reiser lyset 300 000 km. Derfor vil strålen om et år dekke en avstand på 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.
Dette tallet lyder slik: NI TRILLIONER, FIRE HUNDRE OG SEKSTI MILLIARDER OG ÅTE HUNDRE MILLIONER kilometer.
Selvfølgelig, den nøyaktige betydningen lysår litt annerledes enn det vi beregnet. Men når man skal beskrive avstander til stjerner i populærvitenskapelige artikler, er den høyeste nøyaktigheten i prinsippet ikke nødvendig, og hundre eller to millioner kilometer vil ikke spille noen spesiell rolle her.
La oss nå fortsette tankeeksperimentene våre...
Skala.
La oss anta det moderne romfartøy blader solsystemet med den tredje rømningshastigheten (≈ 16,7 km/s). Først lysår han vil overvinne det om 18 000 år!
4,36 lysår til det nærmeste stjernesystemet til oss ( Alpha Centauri, se bildet i begynnelsen) den vil overvinne om omtrent 78 tusen år!
Vår Melkeveien galakse, med en diameter på omtrent 100 000 lysår, vil den krysse om 1 milliard 780 millioner år.
22. februar 2017 rapporterte NASA at 7 eksoplaneter ble funnet rundt enkeltstjernen TRAPPIST-1. Tre av dem er i avstandsområdet fra stjernen der planeten kan ha flytende vann, og vann er en nøkkelbetingelse for liv. Det er også rapportert at dette stjernesystemet ligger i en avstand på 40 lysår fra Jorden.
Denne meldingen forårsaket mye støy i media noen trodde til og med at menneskeheten var ett skritt unna å bygge nye bosetninger i nærheten nova, men det er ikke sant. Men 40 lysår er mye, det er MYE, det er for mange kilometer, det vil si, det er en uhyrlig kolossal avstand!
Fra et fysikkkurs er den tredje rømningshastigheten kjent - dette er hastigheten et legeme må ha på jordoverflaten for å gå utover grensene solsystemet. Verdien av denne hastigheten er 16,65 km/sek. Konvensjonelle romfartøyer tar av med en hastighet på 7,9 km/sek og går i bane rundt jorden. I prinsippet er en hastighet på 16-20 km/sek ganske tilgjengelig for moderne jordiske teknologier, men ikke mer!
Menneskeheten har ennå ikke lært å akselerere romskip raskere enn 20 km/sek.
La oss beregne hvor mange år det vil ta et stjerneskip som flyr med en hastighet på 20 km/sek å reise 40 lysår og nå stjernen TRAPPIST-1.
Ett lysår er avstanden som en lysstråle beveger seg i et vakuum, og lysets hastighet er omtrent 300 tusen km/sek.
Et menneskeskapt romskip flyr med en hastighet på 20 km/sek, det vil si 15 000 ganger saktere enn lysets hastighet. Et slikt skip vil dekke 40 lysår på en tid som tilsvarer 40*15000=600000 år!
Jordskip (kl moderne nivå teknologi) vil nå stjernen TRAPPIST-1 om omtrent 600 tusen år! Homo sapiens har eksistert på jorden (ifølge forskere) i bare 35-40 tusen år, men her er det så mye som 600 tusen år!
I nær fremtid vil teknologien ikke tillate mennesker å nå stjernen TRAPPIST-1. Selv lovende motorer (ion, foton, romseil osv.), som ikke eksisterer i terrestrisk virkelighet, anslås å kunne akselerere skipet til en hastighet på 10 000 km/sek, noe som betyr at flytiden til TRAPPIST -1 system vil reduseres til 120 år. Dette er allerede en mer eller mindre akseptabel tid for flyging ved bruk av suspendert animasjon eller for flere generasjoner av immigranter, men i dag er alle disse motorene fantastiske.
Selv de nærmeste stjernene er fortsatt for langt fra mennesker, for langt, for ikke å nevne stjernene i vår galakse eller andre galakser.
Diameteren til Melkeveien vår er omtrent 100 tusen lysår, det vil si at reisen fra ende til ende for et moderne jordskip vil være 1,5 milliarder år! Vitenskapen antyder at jorden vår er 4,5 milliarder år gammel, og flercellet liv er omtrent 2 milliarder år gammel. Avstanden til den nærmeste galaksen til oss - Andromedatåken - 2,5 millioner lysår fra Jorden - hvilke monstrøse avstander!
Som du kan se, av alle de levende menneskene, vil ingen noensinne sette sin fot på jorden til en planet nær en annen stjerne.
Som du vet, for å måle avstandene fra solen til planetene, så vel som mellom planetene, kom forskerne med en astronomisk enhet. Hva er det lysår?
Først av alt bør det bemerkes at lysåret også er en måleenhet som er tatt i bruk i astronomi, men ikke av tid (som det kan virke, etter betydningen av ordet "år"), men av avstand.
Hva er et lysår lik?
Da forskerne klarte å beregne avstandene til til de nærmeste stjernene, ble det åpenbart at i stjerneverdenen er den astronomiske enheten upraktisk å bruke. La oss for det første si at avstanden fra solen til nærmeste stjerne er omtrent 4,5 lysår. Det betyr at lyset fra vår sol til nærmeste stjerne (det heter forresten Proxima Centauri) tar 4,5 år å reise! Hvor langt er denne avstanden? La oss ikke kjede noen med matematikk, la oss bare merke oss at på et sekund flyr lyspartikler 300 000 kilometer. Det vil si at hvis du sender et signal med en lommelykt mot Månen, vil dette lyset bli sett der på under halvannet sekund. Lys går fra solen til jorden på 8,5 minutter. Hvor lenge går da lysstrålene i løpet av et år?
La oss si med en gang: et lysår er omtrent 10 billioner kilometer(en billion er en etterfulgt av tolv nuller). Mer presist, 9.460.730.472.581 kilometer. Hvis det beregnes på nytt i astronomiske enheter, vil det være omtrent 67 000 og dette er bare for den nærmeste stjernen!
Det er klart at i stjernenes og galaksenes verden er ikke den astronomiske enheten egnet for målinger. Det er lettere å operere i beregninger med lysår.
Anvendbarhet i stjerneverdenen
For eksempel er avstanden fra jorden til den lyseste stjernen på himmelen, Sirius, 8 lysår. Og avstanden fra Solen til Nordstjerne er ca 600 lysår. Det vil si at lys fra oss kommer dit om 600 år. Dette vil være omtrent 40 millioner astronomiske enheter. Til sammenligning påpeker vi at størrelsen (diameteren) på vår Galaxy er melkeveien- ca 100 000 lysår. Vår nærmeste nabo, en spiralgalakse kalt Andromedatåken, er 2,52 millioner lysår unna Jorden. Det er svært upraktisk å angi dette i astronomiske enheter. Men det er objekter i universet som vanligvis er 15 milliarder lysår unna oss. Dermed er radiusen til det observerbare universet 13,77 milliarder lysår. Og hele universet, som kjent, strekker seg utover den observerbare delen.
Forresten, diameteren til det observerbare universet er ikke i det hele tatt 2 ganger større enn radiusen, som du kanskje tror. Saken er at over tid utvides rommet. De fjerne objektene som sendte ut lys for 13,77 milliarder år siden, har fløyet enda lenger bort fra oss. I dag er de mer enn 46,5 milliarder lysår unna. En dobling av dette gir oss 93 milliarder lysår. Dette er den sanne diameteren til det observerbare universet. Så størrelsen på den delen av rommet som blir observert (og som også kalles Metagalaxy) øker hele tiden.
Å måle slike avstander i kilometer eller astronomiske enheter gir ingen mening. For å være ærlig passer ikke lysår helt her heller. Men folk har ennå ikke funnet på noe bedre. Tallene er så store at bare en datamaskin kan håndtere dem.
Definisjon og essens av lysår
Slik, lysår (lysår) er en lengdeenhet, ikke tid, som representerer avstanden tilbakelagt av en solstråle i løpet av et år, det vil si på 365 dager. Denne måleenheten er veldig praktisk for sin klarhet. Den lar deg svare på spørsmålet, etter hvilken tidsperiode kan du forvente et svar hvis du sender en elektromagnetisk melding til en bestemt stjerne. Og hvis denne perioden er for lang (for eksempel tusen år), er det ingen vits i slike handlinger.
Ofte, i science fiction-filmer om romtemaer, kan du høre: Alpha Centauri ligger i en avstand på 4500 lysår fra Jorden. Eller: vi har 200 parsecs igjen å fly. Spørsmålet oppstår umiddelbart: hvor mye er et lysår? Og er det lik en parsec?
Hva er et lysår lik?
I følge IAU (International Astronomical Union) definisjon er et lysår lik avstanden som et foton av lys vil reise i et vakuum i løpet av ett juliansk år (som er 365,25 dager, hvor det er 86 400 SI sekunder), når det er ikke påvirket av gravitasjonsfeltene til planetene.
Denne definisjonen har vært sann siden 1984. Før dette brukte beregningene verdien av den såkalte tropiske eller solår. Den nye verdien skiller seg fra den gamle med 0,002 %. Men på grunn av det faktum at denne måleenheten ikke brukes i høypresisjonsberegninger, har en forskjell på 0,002% ingen praktisk betydning.
Numeriske verdier for lysårsmåling
- I meter - 9 460 730 472 580 800 m, eller 9,46 petameter.
- I astronomiske enheter - 63 241,1 a.u. A.e. er den gjennomsnittlige avstanden mellom solen og jorden.
- I parsec – 0,306601 rs.
I populære publikasjoner er det vanlig å bruke relaterte måleenheter som viser avstanden tilbakelagt av et foton av lys per tidsenhet. Ett lett sekund er lik 299 792,458 km.
Når vi kjenner avstanden mellom jorden og solen og månen, kan vi beregne at en lysstråle når månens overflate på 1,3 sekunder. En astronomisk enhet er lik 500 sekunder.