ورود1 سال نوری برابر است با. یک سال نوری برابر است با چیست؟
برای درک معنای مفهوم "سال نوری"، ابتدا باید درس فیزیک مدرسه را به خاطر بسپارید، به خصوص بخش مربوط به سرعت نور. بنابراین، سرعت نور در خلاء، جایی که به آن عمل نمی شود عوامل مختلف، مانند جاذبه و میدانهای مغناطیسی، ذرات معلق، انکسار یک محیط شفاف و غیره 299792.5 کیلومتر در ثانیه است. شما باید درک کنید که در این مورد، نور به معنای چیزی است که با دید انسان درک می شود.
واحدهای کمتر شناخته شده فاصله عبارتند از ماه نوری، هفته، روز، ساعت، دقیقه و ثانیه.برای مدت طولانی، نور یک کمیت بی نهایت در نظر گرفته می شد و اولین کسی که سرعت تقریبی پرتوهای نور را در خلاء محاسبه کرد، ستاره شناس اولاف رومر در اواسط قرن هفدهم بود. البته داده های او بسیار تقریبی بود، اما همین واقعیت تعیین مقدار نهایی سرعت مهم است. در سال 1970 سرعت نور در حدود یک متر در ثانیه تعیین شد. نتایج دقیق تری هنوز به دست نیامده است، زیرا مشکلاتی با خطای استاندارد کنتور ایجاد شد.
سال نوری و فواصل دیگر
از آنجایی که فاصله ها بسیار زیاد است، اندازه گیری آنها در واحدهای معمولی غیرمنطقی و ناخوشایند خواهد بود. بر اساس این ملاحظات، یک مورد خاص معرفی شد - سال نوری، یعنی مسافتی که نور در سال موسوم به جولیان طی می کند (برابر با 365.25 روز). با توجه به اینکه هر روز شامل 86400 ثانیه است، می توان محاسبه کرد که در یک سال یک پرتو نور کمی بیش از 9.4 کیلومتر مسافت را طی می کند. این مقدار بسیار زیاد به نظر می رسد، به عنوان مثال، فاصله تا نزدیکترین ستاره به زمین، پروکسیما قنطورس، 4.2 سال است و قطر کهکشان راه شیری بیش از 100000 سال نوری است، یعنی مشاهدات بصری که اکنون می توان انجام داد. منعکس کننده تصویری است که در حدود صدها هزار سال پیش وجود داشته است.
یک پرتو نور فاصله زمین تا ماه را در حدود یک ثانیه طی می کند، اما نور خورشید بیش از هشت دقیقه طول می کشد تا به سیاره ما برسد.
در اخترفیزیک حرفه ای، مفهوم سال نوریبه ندرت استفاده می شود. دانشمندان در درجه اول از واحدهایی مانند پارسک و واحد نجومی استفاده می کنند. پارسک فاصله تا نقطه خیالی است که از آن شعاع مدار زمین با زاویه یک ثانیه قوسی (1/3600 درجه) دیده می شود. شعاع متوسط مدار، یعنی فاصله زمین تا خورشید را واحد نجومی می گویند. یک پارسک تقریباً برابر با سه سال نوری یا 30.8 تریلیون کیلومتر است. واحد نجومیتقریباً برابر با 149.6 میلیون کیلومتر است.
هر سبک زندگی که می کنیم، هر کاری که انجام می دهیم، هر روز از واحدهای اندازه گیری استفاده می کنیم. یک لیوان آب می‌خواهیم، صبحانه‌مان را تا دمای مشخصی گرم می‌کنیم، به صورت بصری تخمین می‌زنیم که چقدر باید تا نزدیکترین اداره پست پیاده‌روی کنیم، جلسه‌ای را در ساعت مشخصی ترتیب می‌دهیم و غیره. همه این اقدامات مستلزم
نه فقط محاسبات، بلکه اندازه گیری خاصی از دسته بندی های عددی مختلف: فاصله، کمیت، وزن، زمان و موارد دیگر. در ما زندگی روزمرهما مرتباً از اعداد استفاده می کنیم. و ما مدتهاست که به این اعداد عادت کرده ایم، گویی به نوعی ساز. اما چه اتفاقی می‌افتد وقتی از منطقه راحتی روزمره خود خارج می‌شویم و با مقادیر عددی غیرمعمول برای ما روبرو می‌شویم؟ در این مقاله در مورد چهره های خارق العاده کیهان صحبت خواهیم کرد.
فضاهای جهانی
وضعیت فاصله های کیهانی حتی شگفت انگیزتر است. ما کاملاً از کیلومترها تا شهر همسایه و حتی از مسکو تا نیویورک آگاه هستیم. اما وقتی صحبت از مقیاس خوشه های ستاره ای به میان می آید، تجسم فاصله ها دشوار است. اکنون است که ما به سال نوری به اصطلاح نیاز خواهیم داشت. از این گذشته، حتی فاصله بین ستارگان همسایه نیز بسیار زیاد است و اندازه گیری آنها بر حسب کیلومتر یا مایل به سادگی غیرمنطقی است. و اینجا موضوع فقط در دشواری درک اعداد عظیم حاصل نیست، بلکه در تعداد صفرهای آنهاست. نوشتن عدد مشکل ساز می شود. به عنوان مثال، فاصله زمین تا مریخ در دوره نزدیکترین فاصله 55.7 میلیون کیلومتر است. مقداری با شش صفر. اما مریخ یکی از نزدیکترین همسایگان کیهانی ماست! فاصله تا نزدیکترین ستاره غیر از خورشید میلیونها بار بیشتر خواهد بود. و سپس، چه آن را بر حسب کیلومتر یا مایل اندازه گیری کنیم، ستاره شناسان باید ساعت ها از زمان خود را صرف ثبت این مقادیر غول پیکر کنند. یک سال نوری این مشکل را حل کرد. راه حل کاملا مبتکرانه بود.
یک سال نوری برابر است با چیست؟
به جای اختراع یک واحد اندازه گیری جدید، که مجموع واحدهای مرتبه کوچکتر است (همانطور که در مورد میلی متر، سانتی متر، متر، کیلومتر اتفاق می افتد)، تصمیم گرفته شد که فاصله را به زمان گره بزنیم. در واقع، این که زمان نیز یک میدان فیزیکی است که بر رویدادها تأثیر می گذارد، بیشتر است
علاوه بر این، به هم پیوسته و قابل تبدیل با فضا، توسط آلبرت انیشتین کشف شد و از طریق نظریه نسبیت او به اثبات رسید. سرعت نور ثابت شد. و گذر از یک فاصله معین توسط یک پرتو نور در واحد زمان، کمیت‌های فضایی فیزیکی جدیدی به دست می‌دهد: ثانیه نوری، دقیقه نوری، روز نوری، ماه نوری، سال نوری. به عنوان مثال در هر ثانیه یک پرتو نور (در شرایط فضایی - خلاء) مسافتی تقریباً 300 هزار کیلومتری را طی می کند. محاسبه اینکه یک سال نوری تقریباً برابر است با 9.46 * 10 15 آسان است. بنابراین فاصله زمین تا نزدیکترین جسم کیهانی یعنی ماه کمی بیشتر از یک ثانیه نوری و تا خورشید حدود هشت دقیقه نوری است. بدنه های حاشیه ای منظومه شمسیبر اساس ایده های مدرن، آنها در فاصله یک سال نوری به دور خود می چرخند. نزدیکترین ستاره بعدی به ما، یا بهتر است بگوییم، منظومه ای از ستاره های دوتایی، آلفا و پروکسیما قنطورس، آنقدر دور است که حتی نور آنها تنها چهار سال پس از پرتاب به تلسکوپ ما می رسد. و اینها هنوز هم نزدیکترین اجرام آسمانی به ما هستند. نور از انتهای دیگر کهکشان راه شیری بیش از صد هزار سال طول می کشد تا به ما برسد.
طی صدها سال، مردم با کاوش در سیاره خود، سیستم‌های جدید بیشتری را برای اندازه‌گیری بخش‌های فاصله اختراع کردند. در نتیجه تصمیم گرفته شد که یک متر را به عنوان واحد جهانی طول در نظر بگیریم و مسافت طولانی را بر حسب کیلومتر اندازه گیری کنیم.
اما ظهور قرن بیستم بشریت را با مشکل جدیدی مواجه کرد. مردم شروع به مطالعه دقیق فضا کردند - و معلوم شد که وسعت جهان به قدری وسیع است که کیلومترها در اینجا مناسب نیستند. در واحدهای معمولی همچنان می توانید فاصله زمین تا ماه یا زمین تا مریخ را بیان کنید. اما اگر بخواهید تعیین کنید نزدیکترین ستاره چند کیلومتر از سیاره ما فاصله دارد، این عدد با تعداد غیرقابل تصور ارقام اعشار "بیش از حد رشد می کند".
1 سال نوری برابر است با چند؟
آشکار شد که یک واحد اندازه گیری جدید برای کشف فضاهای فضا مورد نیاز است - و سال نوری به آن تبدیل شد. نور در یک ثانیه 300000 کیلومتر را طی می کند. سال روشن - این مسافتی است که نور دقیقاً در یک سال طی خواهد کرد - و به سیستم عددی آشناتر ترجمه شده است، این فاصله برابر با 9,460,730,472,580.8 کیلومتر است.واضح است که استفاده از لاکونیک "یک سال نوری" بسیار راحت تر از استفاده از این رقم عظیم در محاسبات است.
از بین همه ستارگان، پروکسیما قنطورس به ما نزدیکتر است - فقط 4.22 سال نوری از ما فاصله دارد. البته از نظر کیلومتر این رقم به طرز غیرقابل تصوری عظیم خواهد بود. با این حال، همه چیز در مقایسه شناخته شده است - اگر در نظر بگیریم که نزدیکترین کهکشان به نام آندرومدا دور از راه شیریستاره فوق الذکر در فاصله 2.5 میلیون سال نوری از ما، در واقع شبیه همسایه ای بسیار نزدیک به نظر می رسد.
به هر حال، استفاده از سال های نوری به دانشمندان کمک می کند تا بفهمند در کدام گوشه های کیهان جستجوی حیات هوشمند منطقی است و ارسال سیگنال های رادیویی در کجا کاملاً بی فایده است. از این گذشته ، سرعت سیگنال رادیویی مشابه سرعت نور است - بر این اساس ، یک تبریک ارسال شده به یک کهکشان دور فقط پس از میلیون ها سال به مقصد می رسد. منطقی تر است که انتظار پاسخ از "همسایگان" نزدیکتر داشته باشیم - اشیایی که سیگنال های پاسخ فرضی آنها حداقل در طول زندگی یک فرد به دستگاه های زمینی می رسد.
1 سال نوری چند سال زمینی است؟
یک تصور غلط رایج وجود دارد که سال نوری یک واحد زمان است. در واقع این درست نیست. این اصطلاح هیچ ربطی به سال های زمینی ندارد، به هیچ وجه با آنها ارتباطی ندارد و صرفاً به مسافتی اطلاق می شود که نور در یک سال زمینی طی می کند.
به هر شکلی، ما در زندگی روزمره خود فاصله ها را اندازه می گیریم: تا نزدیکترین سوپرمارکت، تا خانه یکی از اقوام در شهر دیگر، تا و غیره. با این حال، وقتی صحبت از وسعت فضای بیرونی به میان می‌آید، مشخص می‌شود که استفاده از مقادیر آشنا مانند کیلومتر بسیار غیرمنطقی است. و نکته در اینجا تنها در دشواری درک مقادیر غول پیکر حاصل نیست، بلکه در تعداد اعداد موجود در آنها است. حتی نوشتن این همه صفر هم مشکل ساز خواهد شد. به عنوان مثال، کوتاه ترین فاصله از مریخ تا زمین 55.7 میلیون کیلومتر است. شش صفر! اما سیاره سرخ یکی از نزدیکترین همسایگان ما در آسمان است. چگونه از اعداد دست و پا گیر که هنگام محاسبه فاصله حتی تا نزدیکترین ستاره ها به دست می آیند استفاده کنیم؟ و در حال حاضر ما به ارزشی مانند یک سال نوری نیاز داریم. چقدر برابر است؟ حالا بیایید آن را بفهمیم.
مفهوم سال نوری نیز ارتباط نزدیکی با فیزیک نسبیتی دارد، که در آن ارتباط نزدیک و وابستگی متقابل فضا و زمان در آغاز قرن بیستم، زمانی که اصول مکانیک نیوتنی فروپاشید، برقرار شد. قبل از این مقدار فاصله، واحدهای مقیاس بزرگتر در سیستم
به سادگی شکل گرفتند: هر یک از واحدهای بعدی مجموعه ای از واحدهای کوچکتر (سانتی متر، متر، کیلومتر و غیره) بود. در مورد یک سال نوری، فاصله به زمان گره خورده بود. علم مدرنمشخص است که سرعت انتشار نور در خلاء ثابت است. علاوه بر این، او است حداکثر سرعت، بیشینه سرعتدر طبیعت، در فیزیک نسبیتی مدرن قابل قبول است. این ایده ها بود که اساس معنای جدید را تشکیل داد. یک سال نوری برابر است با مسافتی که یک پرتو نور در یک زمین طی می کند سال تقویمی. در کیلومتر تقریباً 9.46 * 10 15 کیلومتر است. جالب اینجاست که یک فوتون فاصله تا نزدیکترین ماه را در 1.3 ثانیه طی می کند. حدود هشت دقیقه تا خورشید فاصله دارد. اما نزدیکترین ستاره بعدی، آلفا، در حال حاضر حدود چهار سال نوری از ما فاصله دارد.
فقط یک فاصله فوق العاده اندازه گیری حتی بزرگتر از فضا در اخترفیزیک وجود دارد. یک سال نوری برابر با یک سوم پارسک است، واحدی حتی بزرگتر از اندازه گیری فواصل بین ستاره ای.
سرعت انتشار نور در شرایط مختلف
به هر حال، همچنین چنین ویژگی وجود دارد که فوتون ها می توانند در سرعت های مختلفدر محیط های مختلف پخش می شود. ما از قبل می دانیم که آنها با چه سرعتی در خلاء پرواز می کنند. و وقتی می گویند یک سال نوری برابر با مسافت طی شده توسط نور در یک سال است، منظورشان فضای خالی است. با این حال، جالب است بدانید که در شرایط دیگر سرعت نور ممکن است کمتر باشد. به عنوان مثال، در هوا، فوتون ها با سرعت کمی کمتر از خلاء پراکنده می شوند. کدام یک به وضعیت خاص جو بستگی دارد. بنابراین، در یک محیط پر از گاز، سال نوری تا حدودی کوچکتر خواهد بود. با این حال، تفاوت قابل توجهی با مورد پذیرفته شده نخواهد داشت.
آیا می دانید چرا ستاره شناسان از سال های نوری برای محاسبه فاصله اجرام دوردست در فضا استفاده نمی کنند؟
سال نوری یک واحد غیر سیستمی اندازه گیری فواصل در فضای بیرونی است. این به طور گسترده ای در کتاب های مشهور و کتاب های درسی در مورد نجوم استفاده می شود. با این حال، در اخترفیزیک حرفه ای از این رقم بسیار به ندرت استفاده می شود و اغلب برای تعیین فاصله تا اجرام مجاور در فضا استفاده می شود. دلیل این امر ساده است: اگر فاصله اشیاء دوردست در جهان را در سال نوری تعیین کنید، این عدد به قدری بزرگ می شود که استفاده از آن برای محاسبات فیزیکی و ریاضی غیرعملی و ناخوشایند خواهد بود. بنابراین، به جای سال نوری در نجوم حرفه ای، از یک واحد اندازه گیری استفاده می شود که هنگام انجام محاسبات پیچیده ریاضی، عملکرد بسیار راحت تر است.
تعریف اصطلاح
ما می توانیم تعریف اصطلاح "سال نوری" را در هر کتاب درسی نجوم پیدا کنیم. سال نوری مسافتی است که یک پرتو نور در یک سال زمینی طی می کند. چنین تعریفی ممکن است یک آماتور را راضی کند، اما یک کیهان شناس آن را ناقص خواهد یافت. او متذکر خواهد شد که یک سال نوری فقط مسافتی نیست که نور در یک سال طی می کند، بلکه مسافتی است که یک پرتو نور در خلاء در 365.25 روز زمینی طی می کند، بدون اینکه تحت تأثیر میدان های مغناطیسی قرار گیرد.
یک سال نوری برابر با 9.46 تریلیون کیلومتر است. این دقیقاً همان مسافتی است که یک پرتو نور در یک سال طی می کند. اما ستاره شناسان چگونه به چنین تعیین دقیقی از مسیر پرتو دست یافتند؟ در ادامه در این مورد صحبت خواهیم کرد.
سرعت نور چگونه تعیین شد؟
در زمان های قدیم اعتقاد بر این بود که نور بلافاصله در سراسر جهان حرکت می کند. با این حال، از قرن هفدهم، دانشمندان شروع به شک در این مورد کردند. گالیله اولین کسی بود که به بیانیه پیشنهادی فوق شک کرد. این او بود که سعی کرد مدت زمان لازم برای طی کردن یک پرتو نور در مسافت 8 کیلومتر را تعیین کند. اما با توجه به این واقعیت که چنین فاصله ای برای مقداری مانند سرعت نور ناچیز بود، آزمایش با شکست به پایان رسید.
اولین تغییر عمده در این موضوع رصد ستاره شناس معروف دانمارکی اولاف رومر بود. در سال 1676، او متوجه تفاوت در زمان خسوف ها بسته به نزدیک شدن و فاصله زمین تا آنها در فضای خارج شد. رومر با موفقیت این مشاهدات را با این واقعیت مرتبط کرد که هر چه زمین از آن دورتر شود، نور منعکس شده از آنها برای طی مسافت تا سیاره ما بیشتر طول می کشد.
اصل این حقیقترومر آن را به دقت گرفت، اما هرگز نتوانست یک مقدار قابل اعتماد برای سرعت نور محاسبه کند. محاسبات او نادرست بود زیرا در قرن هفدهم او نمی توانست اطلاعات دقیقی در مورد فاصله زمین تا سایر سیارات منظومه شمسی داشته باشد. این داده ها کمی بعد مشخص شد.
پیشرفت های بیشتر در تحقیقات و تعریف سال نوری
در سال 1728، اخترشناس انگلیسی، جیمز بردلی، که اثر انحراف را در ستارگان کشف کرد، اولین کسی بود که سرعت تقریبی نور را محاسبه کرد. او ارزش آن را 301 هزار کیلومتر بر ثانیه تعیین کرد. اما این مقدار نادرست بود. روش های پیشرفته تری برای محاسبه سرعت نور بدون توجه به اجسام کیهانی - روی زمین - تولید شد.
مشاهدات سرعت نور در خلاء با استفاده از چرخ دوار و آینه به ترتیب توسط A. Fizeau و L. Foucault انجام شد. فیزیکدانان با کمک آنها توانستند به ارزش واقعی این کمیت نزدیک شوند.
سرعت دقیق نور
دانشمندان تنها در قرن گذشته توانستند سرعت دقیق نور را تعیین کنند. بر اساس نظریه الکترومغناطیس ماکسول، با استفاده از فناوری لیزر مدرن و محاسبات اصلاح شده برای ضریب شکست شار پرتو در هوا، دانشمندان توانستند سرعت دقیق نور را 299792.458 کیلومتر بر ثانیه محاسبه کنند. ستاره شناسان هنوز از این مقدار استفاده می کنند. تعیین بیشتر ساعات روز، ماه و سال از قبل یک موضوع فناوری بود. از طریق محاسبات ساده، دانشمندان به رقم 9.46 تریلیون کیلومتر رسیدند - این دقیقاً چقدر طول می کشد تا یک پرتو نور در طول مدار زمین بپیماید.