1 svjetlosna godina je jednaka. Čemu je jednaka svjetlosna godina?

Da biste razumjeli značenje pojma "svjetlosna godina", prvo se morate sjetiti školskog kursa fizike, posebno dijela koji se tiče brzine svjetlosti. Dakle, brzina svjetlosti u vakuumu, gdje se na nju ne djeluje razni faktori, kao što su gravitacioni i magnetna polja, suspendovane čestice, prelamanje prozirnog medija itd. iznosi 299.792,5 kilometara u sekundi. Morate shvatiti da u ovom slučaju svjetlo znači ono što se percipira ljudskim vidom.

Manje poznate jedinice udaljenosti su svjetlosni mjesec, sedmica, dan, sat, minuta i sekunda.

Dosta dugo se svjetlost smatrala beskonačnom količinom, a prva osoba koja je izračunala približnu brzinu svjetlosnih zraka u vakuumu bio je astronom Olaf Roemer sredinom 17. stoljeća. Naravno, njegovi podaci su bili vrlo približni, ali je sama činjenica određivanja konačne vrijednosti brzine bitna. 1970. godine, brzina svjetlosti je određena na jedan metar u sekundi. Precizniji rezultati još nisu postignuti, jer su se pojavili problemi sa greškom etalona brojila.

Svjetlosna godina i druge udaljenosti

Budući da su udaljenosti ogromne, njihovo mjerenje u konvencionalnim jedinicama bilo bi neracionalno i nezgodno. Na osnovu ovih razmatranja uvedena je posebna - svjetlosna godina, odnosno udaljenost koju svjetlost pređe u takozvanoj julijanskoj godini (jednaka 365,25 dana). S obzirom na to da svaki dan sadrži 86.400 sekundi, može se izračunati da za godinu dana zraka svjetlosti pređe udaljenost od nešto više od 9,4 kilometara. Ova vrijednost se čini ogromnom, međutim, na primjer, udaljenost do najbliže zvijezde Zemlji, Proxima Centauri, je 4,2 godine, a prečnik galaksije Mliječni put prelazi 100.000 svjetlosnih godina, odnosno vizualna zapažanja koja se sada mogu napraviti odražavaju sliku koja je postojala prije otprilike stotina hiljada godina.

Zraka svjetlosti putuje udaljenost od Zemlje do Mjeseca za otprilike jednu sekundu, ali sunčevoj svjetlosti treba više od osam minuta da stigne do naše planete.

U profesionalnoj astrofizici koncept svjetlosne godine retko se koristi. Naučnici prvenstveno koriste jedinice kao što su parsek i astronomska jedinica. Parsek je udaljenost do zamišljene tačke iz koje se radijus Zemljine orbite vidi pod uglom od jedne lučne sekunde (1/3600 stepena). Prosječni radijus orbite, odnosno udaljenost od Zemlje do Sunca, naziva se astronomska jedinica. Parsek je jednak otprilike tri svjetlosne godine ili 30,8 triliona kilometara. Astronomska jedinica otprilike jednako 149,6 miliona kilometara.

Kakav god stil života da vodimo, šta god da radimo, na ovaj ili onaj način, svakodnevno koristimo neke mjerne jedinice. Tražimo čašu vode, grijemo vlastiti doručak na određenu temperaturu, vizualno procjenjujemo koliko nam je potrebno hodati do najbliže pošte, dogovaramo sastanak u određeno vrijeme i tako dalje. Sve ove radnje zahtijevaju

Ne samo kalkulacije, već i određena mjerenja raznih brojčanih kategorija: udaljenosti, količine, težine, vremena i dr. U našem Svakodnevni život redovno koristimo brojeve. A mi smo se odavno navikli na ove brojke, kao na neke instrumente. Ali šta se dešava kada izađemo iz naše svakodnevne zone komfora i naiđemo na numeričke vrednosti koje su nam neobične? U ovom članku ćemo govoriti o fantastičnim figurama svemira.

Univerzalni prostori

Situacija sa kosmičkim udaljenostima je još više iznenađujuća. Potpuno smo svjesni kilometara do susjednog grada, pa čak i od Moskve do New Yorka. Ali teško je vizualizirati udaljenosti kada je riječ o skali zvjezdanih jata. Sada će nam trebati takozvana svjetlosna godina. Uostalom, udaljenosti čak i između susjednih zvijezda su izuzetno velike, a njihovo mjerenje u kilometrima ili miljama jednostavno je iracionalno. I ovdje stvar nije samo u teškoći sagledavanja ogromnih rezultirajućih brojeva, već u broju njihovih nula. Postaje problem napisati broj. Na primjer, udaljenost od Zemlje do Marsa tokom perioda najbližeg približavanja iznosi 55,7 miliona kilometara. Vrijednost sa šest nula. Ali Mars je jedan od naših najbližih kosmičkih suseda! Udaljenost do najbliže zvijezde osim Sunca bit će milione puta veća. A onda, bez obzira da li smo to mjerili u kilometrima ili miljama, astronomi bi morali potrošiti sate svog vremena samo na bilježenje ovih ogromnih količina. Svjetlosna godina je riješila ovaj problem. Rješenje je bilo prilično genijalno.

Čemu je jednaka svjetlosna godina?

Umjesto izmišljanja nove mjerne jedinice, koja je zbir jedinica manjeg reda (kao što se dešava sa milimetrima, centimetrima, metrima, kilometrima), odlučeno je da se udaljenost veže za vrijeme. Zapravo, više je činjenica da je vrijeme i fizičko polje koje utiče na događaje

Štaviše, međusobno povezan i konvertibilan sa prostorom, otkrio ga je Albert Ajnštajn i dokazao kroz njegovu teoriju relativnosti. Brzina svjetlosti postala je konstantna. A prolazak određene udaljenosti svjetlosnim snopom u jedinici vremena dao je nove fizičke prostorne veličine: svjetlosnu sekundu, svjetlosnu minutu, svjetlosni dan, svjetlosni mjesec, svjetlosnu godinu. Na primjer, u sekundi snop svjetlosti (u svemirskim uvjetima - vakuum) pređe udaljenost od približno 300 hiljada kilometara. Lako je izračunati da je jedna svjetlosna godina jednaka otprilike 9,46 * 10 15. Dakle, udaljenost od Zemlje do najbližeg kosmičkog tijela, Mjeseca, iznosi nešto više od jedne svjetlosne sekunde, a do Sunca oko osam svjetlosnih minuta. Marginalna tijela Solarni sistem prema modernim idejama, oni kruže na udaljenosti od jedne svjetlosne godine. Sljedeća nam najbliža zvijezda, odnosno sistem dvostrukih zvijezda, Alfa i Proksima Kentauri, toliko je udaljena da čak i njihova svjetlost dopire do naših teleskopa samo četiri godine nakon lansiranja. A ovo su još uvijek nama najbliža nebeska tijela. Svetlosti sa drugog kraja Mlečnog puta potrebno je više od sto hiljada godina da stigne do nas.

Istražujući vlastitu planetu, tokom stotina godina, ljudi su izmišljali sve više i više novih sistema za mjerenje segmenata udaljenosti. Kao rezultat toga, odlučeno je da se jedan metar smatra univerzalnom jedinicom dužine, a duga udaljenost mjeri u kilometrima.

Ali dolazak dvadesetog veka pred čovečanstvo je stavio novi problem. Ljudi su počeli pažljivo proučavati svemir - i pokazalo se da je prostranstvo Univerzuma toliko ogromno da kilometri ovdje jednostavno nisu prikladni. U konvencionalnim jedinicama još uvijek možete izraziti udaljenost od Zemlje do Mjeseca ili od Zemlje do Marsa. Ali ako pokušate odrediti koliko kilometara je najbliža zvijezda od naše planete, broj "prerasta" sa nezamislivim brojem decimalnih mjesta.

Čemu je jednaka 1 svjetlosna godina?

Postalo je očigledno da je potrebna nova mjerna jedinica za istraživanje prostora svemira - i svjetlosna godina je postala to. U jednoj sekundi, svjetlost pređe 300.000 kilometara. Svjetlosna godina - ovo je razdaljina koju će svjetlost preći za tačno godinu dana - a prevedeno u poznatiji brojevni sistem, ova udaljenost je jednaka 9.460.730.472.580,8 kilometara. Jasno je da je korištenje lakonske "jedne svjetlosne godine" mnogo zgodnije nego korištenje ove ogromne brojke u proračunima svaki put.

Od svih zvijezda, Proxima Centauri nam je najbliža - udaljena je “samo” 4,22 svjetlosne godine. Naravno, u smislu kilometara, brojka će biti nezamislivo ogromna. Međutim, sve se zna u poređenju - ako uzmemo u obzir da je najbliža galaksija Andromeda daleko od mliječni put nevjerovatnih 2,5 miliona svjetlosnih godina od nas, gore pomenuta zvijezda zapravo počinje izgledati kao vrlo bliska susjeda.

Inače, korištenje svjetlosnih godina pomaže naučnicima da shvate u kojim kutovima Univerzuma ima smisla tražiti inteligentni život, a gdje je slanje radio signala potpuno beskorisno. Uostalom, brzina radio signala je slična brzini svjetlosti - shodno tome, pozdrav upućen udaljenoj galaksiji stići će na odredište tek nakon miliona godina. Razumnije je očekivati ​​odgovor od bližih "komšija" - objekata čiji će signali hipotetičkog odgovora stići do zemaljskih uređaja barem tokom života osobe.

1 svjetlosna godina je koliko zemaljskih godina?

Postoji široko rasprostranjena zabluda da je svjetlosna godina jedinica vremena. U stvari, to nije istina. Pojam nema nikakve veze sa zemaljskim godinama, ni na koji način ne korelira s njima i odnosi se isključivo na udaljenost koju svjetlost pređe u jednoj zemaljskoj godini.

Na ovaj ili onaj način, u svakodnevnom životu mjerimo udaljenosti: do najbližeg supermarketa, do kuće rođaka u drugom gradu, do i tako dalje. Međutim, kada je u pitanju prostranstvo svemira, pokazalo se da je korištenje poznatih vrijednosti poput kilometara krajnje iracionalno. I poenta ovdje nije samo u poteškoćama uočavanja rezultirajućih gigantskih vrijednosti, već i u broju brojeva u njima. Čak i pisanje tolikog broja nula postaće problem. Na primjer, najkraća udaljenost od Marsa do Zemlje je 55,7 miliona kilometara. Šest nula! Ali crvena planeta je jedan od naših najbližih susjeda na nebu. Kako koristiti glomazne brojeve koji nastaju prilikom izračunavanja udaljenosti čak i do najbližih zvijezda? I upravo sada nam je potrebna takva vrijednost kao svjetlosna godina. Koliko je jednako? Hajde da to sada shvatimo.

Koncept svjetlosne godine usko je povezan i sa relativističkom fizikom, u kojoj je bliska veza i međusobna zavisnost prostora i vremena uspostavljena početkom 20. stoljeća, kada su se urušili postulati Njutnove mehanike. Prije ove vrijednosti udaljenosti, veće jedinice razmjera u sistemu

formirani su prilično jednostavno: svaka naredna bila je skup jedinica manjeg reda (centimetara, metara, kilometara i tako dalje). U slučaju svjetlosne godine, udaljenost je bila vezana za vrijeme. Moderna nauka Poznato je da je brzina prostiranja svjetlosti u vakuumu konstantna. Štaviše, ona jeste maksimalna brzina u prirodi, prihvatljivo u modernoj relativističkoj fizici. Upravo su te ideje bile osnova novog značenja. Svjetlosna godina jednaka je udaljenosti koju zraka svjetlosti pređe na jednoj Zemlji kalendarske godine. U kilometrima je otprilike 9,46 * 10 15 kilometara. Zanimljivo je da foton pređe udaljenost do najbližeg Mjeseca za 1,3 sekunde. Do sunca je oko osam minuta. Ali sledeće najbliže zvezde, Alfa, već su udaljene oko četiri svetlosne godine.

Samo fantastična udaljenost. U astrofizici postoji još veća mera prostora. Svjetlosna godina je jednaka otprilike jednoj trećini parseka, što je još veća jedinica mjerenja međuzvjezdanih udaljenosti.

Brzina širenja svetlosti u različitim uslovima

Inače, postoji i takva karakteristika koju fotoni mogu različitim brzinamašire u različitim sredinama. Već znamo koliko brzo lete u vakuumu. A kada kažu da je svjetlosna godina jednaka udaljenosti koju svjetlost pređe u godini, misle na prazan svemir. Međutim, zanimljivo je primijetiti da u drugim uvjetima brzina svjetlosti može biti niža. Na primjer, u zraku se fotoni raspršuju nešto manjom brzinom nego u vakuumu. Koji zavisi od specifičnog stanja atmosfere. Dakle, u okruženju ispunjenom gasom, svetlosna godina bi bila nešto manja. Međutim, ne bi se bitno razlikovao od prihvaćenog.

Znate li zašto astronomi ne koriste svjetlosne godine za izračunavanje udaljenosti do udaljenih objekata u svemiru?

Svjetlosna godina je nesistemska jedinica mjerenja udaljenosti u svemiru. Široko se koristi u popularnim knjigama i udžbenicima iz astronomije. Međutim, u profesionalnoj astrofizici ova se brojka koristi izuzetno rijetko i često se koristi za određivanje udaljenosti do obližnjih objekata u svemiru. Razlog za to je jednostavan: ako odredite udaljenost u svjetlosnim godinama do udaljenih objekata u svemiru, broj će se pokazati toliko ogromnim da će ga biti nepraktično i nezgodno koristiti za fizičke i matematičke proračune. Stoga se umjesto svjetlosne godine u profesionalnoj astronomiji koristi mjerna jedinica, koja je mnogo pogodnija za rad pri izvođenju složenih matematičkih proračuna.

Definicija pojma

Definiciju pojma "svjetlosna godina" možemo pronaći u bilo kojem udžbeniku astronomije. Svjetlosna godina je udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u jednoj Zemljinoj godini. Takva definicija može zadovoljiti amatera, ali kosmolog će je smatrati nepotpunom. On će primijetiti da svjetlosna godina nije samo razdaljina koju svjetlost prijeđe za godinu dana, već i udaljenost koju zraka svjetlosti prijeđe u vakuumu za 365,25 zemaljskih dana, a da na njega ne utiču magnetna polja.

Svjetlosna godina je jednaka 9,46 triliona kilometara. To je upravo udaljenost koju zrak svjetlosti prijeđe za godinu dana. Ali kako su astronomi postigli tako precizno određivanje putanje zraka? O tome ćemo pričati u nastavku.

Kako je određena brzina svjetlosti?

U davna vremena vjerovalo se da svjetlost putuje Univerzumom trenutno. Međutim, počevši od sedamnaestog vijeka, naučnici su počeli sumnjati u to. Galileo je prvi posumnjao u gore predloženu izjavu. On je bio taj koji je pokušao odrediti vrijeme koje je potrebno zraku svjetlosti da pređe udaljenost od 8 km. Ali zbog činjenice da je takva udaljenost bila zanemarivo mala za takvu količinu kao što je brzina svjetlosti, eksperiment je završio neuspjehom.

Prvi veliki pomak u ovom pitanju bilo je zapažanje poznatog danskog astronoma Olafa Roemera. Godine 1676. uočio je razliku u vremenu pomračenja u zavisnosti od približavanja i udaljenosti Zemlje od njih u svemiru. Roemer je uspješno povezao ovo zapažanje s činjenicom da što se Zemlja dalje udaljava, to je duže potrebno svjetlosti koja se odbija od njih da pređe udaljenost do naše planete.

Suština ovu činjenicu Roemer ga je precizno uhvatio, ali nikada nije mogao izračunati pouzdanu vrijednost za brzinu svjetlosti. Njegovi proračuni su bili netačni jer u sedamnaestom veku nije mogao imati tačne podatke o udaljenosti od Zemlje do drugih planeta Sunčevog sistema. Ovi podaci su utvrđeni nešto kasnije.

Dalji napredak u istraživanju i definiciji svjetlosne godine

Godine 1728. engleski astronom James Bradley, koji je otkrio efekat aberacije u zvijezdama, bio je prvi koji je izračunao približnu brzinu svjetlosti. Odredio je njegovu vrijednost na 301 hiljadu km/s. Ali ova vrijednost je bila netačna. Naprednije metode za izračunavanje brzine svjetlosti proizvedene su bez obzira na kosmička tijela - na Zemlji.

Posmatranja brzine svjetlosti u vakuumu pomoću rotirajućeg točka i ogledala izvršili su A. Fizeau i L. Foucault. Uz njihovu pomoć, fizičari su uspjeli da se približe stvarnoj vrijednosti ove količine.

Tačna brzina svjetlosti

Naučnici su uspeli da odrede tačnu brzinu svetlosti tek u prošlom veku. Na osnovu Maksvelove teorije elektromagnetizma, koristeći modernu lasersku tehnologiju i proračune korigovane za indeks prelamanja zračnog toka u vazduhu, naučnici su uspeli da izračunaju tačnu brzinu svetlosti od 299.792.458 km/s. Astronomi još uvijek koriste ovu količinu. Dalje određivanje dnevnog vremena, mjeseca i godine već je bilo pitanje tehnologije. Jednostavnim proračunima, naučnici su došli do brojke od 9,46 triliona kilometara – tačno koliko bi trebalo snopu svjetlosti da pređe dužinu Zemljine orbite.