Единицей измерения чего является световой год
Что такое световой год
Расстояния до звёзд огромны, и их нужно в чём-то измерять. Привычные нам километры – слишком малая величина, ведь даже от Земли до Солнца расстояние составляет в среднем 150 миллионов километров, а до многих планет во много раз больше. Поэтому используется такая мера, как световой год, а для совсем больших расстояний – парсек.
Световой год – это сколько?
Многие путают земной год и световой год. Первым измеряется время – за год, или за 365 дней, Земля делает ровно один оборот по орбите вокруг Солнца. Так что это понятие не имеет никакого отношения к измерению расстояний.
Световой год – единица измерения расстояний, равная 9 460 730 472 580 800 метров. Это расстояние, которое преодолевает луч света за один земной год.
Так как скорость света в вакууме постоянна и точно известна, то она прекрасно подходит для измерения больших расстояний. Есть еще другие меры:
Эти меры равны расстоянию, которое преодолевает свет со скоростью около 300 000 км/с за указанный срок – секунду, минуту и т.д.
Так, Луна удалена от Земли на 1.3 световых секунды – столько надо лучу света, чтобы достигнуть её от Земли. От Земли до Солнца расстояние составляет 8 минут и 20 световых секунд. Аппараты «Вояджер», покинувшие Солнечную систему, удалились на 14 световых часов.
Зачем использовать световые годы?
Если бы астрономы измеряли расстояния до других звёзд, туманностей и галактик в километрах, это были бы просто невероятные величины с огромным количеством нулей. Для планет Солнечной системы, где расстояния измеряются «всего» миллионами и миллиардами километров, это еще бы подошло, но для межзвёздных расстояний километры слишком малая величина. Это как если бы мы для расстояний между городами использовали миллиметры.
Световой год – гораздо большая величина, просто огромная. Но и так, например, до ближайшей к нам звезды расстояние составляет более 4 световых лет, до некоторых – сотни и тысячи. Например, до Туманности Ориона 1300 световых лет, а до центра Галактики – 26 000 световых лет. Поперечник нашей Галактики равен 100 000 световых лет. В километрах расстояние до Туманности Ориона выглядело бы так – 12 651 000 000 000 000 км. Световые годы — вполне удобная система измерений.
Но, опять же, это хорошо для внутригалактических расстояний, которые хоть и колоссальны, но всё-таки невелики по сравнению с межгалактическими. Так, до близкой к нам галактики Андромеды расстояние составляет 2.5 миллиона световых лет, а дальше – еще больше, счёт идёт на миллиарды.
С другой стороны, понятие «световой год» позволяет нам заглянуть в прошлое. Так, наблюдая галактику Андромеды, отстоящую от нас на 2.5 миллиона световых лет, мы видим её такой, какой она была 2.5 миллиона лет назад, а не в данный момент. Ведь нас только что достиг свет этой галактики, который она испустила 2.5 миллиона лет назад. Звезда, отстоящая от нас на 1000 световых лет, может взорваться прямо сейчас, но свет от взрыва достигнет Земли только через 1000 лет. Целое тысячелетие мы будем видеть звезду, как будто она еще существует.
Но мы не можем заглянуть дальше, чем на 13.8 миллиардов световых лет. Это возраст Вселенной, и объект, который находится на таком расстоянии, будет очень старым.
Альтернатива световому году
Хотя световой год и более удобен для измерения космических расстояний, но всё-таки мелковат. Поэтому в астрономии используется еще одна величина – парсек.
1 парсек равен 3.26 световых лет, или 30.8568 триллионов километров.
Название «парсек» происходит от слов «параллакс» и «секунда». На практике это расстояние, с которого радиус орбиты Земли в 150 миллионов километров выглядит, как отрезок в 1 угловую секунду. Путём несложных вычислений и получили протяжённость парсека.
Однако сам по себе парсек – не слишком большая величина. Расстояние до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, составляет 4.3 световых года, или всего 1.3 парсека. Для больших расстояний используются килопарсеки – тысячи парсек, и мегапарсеки – миллионы парсек. Они обозначаются как кпк и Мпк. Так, расстояние до галактики Андромеды равно 2.5 световых лет или 0.77 Мпк. Расстояние до горизонта наблюдаемой Вселенной – 4 Гпк (гигапарсек, или миллиардов парсек).
Что называют световым годом? Сколько метров, километров, а.е. и парсек в одном светом годе?
Вселенная невероятно обширна, и объекты в ней отдалены друг от друга на огромные расстояния. Световой год (св. год или ly) — это единица измерения длины, а конкретно расстояния, которое свет преодолевает в условиях вакуума за один Юлианский год (365,25 дней). Его можно рассчитать, перемножив скорость света и продолжительность одного года.
Этот термин часто путают с единицей времени, потому что он включает слово «год». Иногда люди пишут что-то вроде «они на световые годы впереди своих технологий»; это может внести путаницу в понимание термина. Световой год выступает в качестве измерительной единицы для расстояний, как километры и мили, только в гораздо большем масштабе.
Для того чтобы вычислить световой год в метрах нужно умножить скорость света в м/с на количество секунд в одном Юлианском году:
299 792 458 м/с×31 557 600 с = 9 460 730 472 580 800 м (≈9,46×10 15 м)
Световой год в других единицах измерения составляет:
Использование светового года в качестве единицы для определения расстояния позволяет нам осознать, что свет не перемещается мгновенно. Если галактику от нас отделяет миллион световых лет, это означает, что свету потребовался миллион лет, чтобы преодолеть расстояние до Земли. Поэтому если наблюдатель с Земли смотрит на галактику, которая удалена от нас на миллион световых лет, в действительности он видит, как она выглядела миллион лет назад.
Для определения дистанций внутри Солнечной системы световой год, как правило слишком велик для использования. Например, расстояние от Солнца до Земли составляет 0,00000156 световых лет. Эта единица измерения больше всего подходит для межгалактических расстояний. Астрономы также часто используют парсек (3,2616 светового года) для определения расстояний до объектов за пределами нашей звездной системы, но световой год сохранился в качестве популярной единицы измерения. Термин «световой год» упоминается во многих научно-популярных фантастических произведениях, таких как «Звездный путь».
Расстояние от Земли до некоторых астрономических объектов в световых годах:
Список использованных источников
Что такое световой год?
Астрономия, как и любая наука, имеет свою терминологию, которая кажется странной и непонятной для человека мало с ней знакомого. Что такое элонгация? А перигей? Пульсары и квазары — это одно и то же или нет? Один из вопросов, который очень часто задают заинтересовавшиеся астрономией люди, звучит так: что такое световой год?
В этом термине вроде оба слова понятны, а вместе создают путаницу. «Световой год» — это мера чего? Времени? Тогда неплохо бы узнать, сколько длится световой год? Другими словами, световой год это сколько наших обычных земных лет? С другой стороны, многие замечали, что термин этот применяется, когда речь идет о расстояниях до космических объектов. Например, «до центра Галактики — 30000 световых лет», или «до Сириуса — 8,6 световых лет». Встает вопрос, как можно расстояние измерять временем?
Попробуем ответить максимально просто.
Световой год — это мера расстояния
Первое, что нужно четко уяснить, — световой год это не мера времени, а мера расстояния в астрономии, такая же как метр или километр, миля или аршин в обычной жизни. Чтобы понять это, вспомните, как можно измерить расстояние, если нельзя это сделать напрямую, с помощью линейки или землемерного циркуля?
Как известно, расстояние, пройденное телом, равно скорости движения тела, умноженное на время движения (или s = v × t).
Теперь представьте, что вы пошли в магазин, до которого ровно три километра. И вы пошли со скоростью ровно 3 км/ч. Вопрос: за какое время вы дойдете до магазина? Очевидно, ровно за час! Поэтому можно сказать, что расстояние до магазина равно 3 км, а можно сказать, что оно равно 1 «человеческий час».
Но в «человеческих часах» расстояние никто не измеряет, потому что все мы ходим с разной скоростью. И даже один человек ходит по-разному: опаздывая на троллейбус, он почти бежит, а в парке неторопливо прогуливается. Значит, и время t, чтобы преодолеть расстояние до магазина, всегда будет разным.
Но что, если скорость движущегося тела будет всегда постоянна? Вне зависимости, куда, в каком направлении оно идет и при каких обстоятельствах проводятся измерения? Тогда, конечно, расстояние можно было бы измерять при помощи времени его перемещения, ведь в таком случае v в формуле постоянно и s зависит только от t.
Подождите, скажете вы, а разве есть такой объект, который движется всегда — всегда! — с постоянной скоростью?
Скорость света
Такой объект есть, и это свет! Как известно, скорость света в вакууме постоянна и равна 299 тысяч 792 километра и 458 метров в секунду или, округляя, 300000 км/с.
То есть за 1 секунду луч света проходит 300000 километров! Неплохо, правда? Если научиться каким-то образом измерять точное время, за которое свет преодолевает расстояние до объекта, то мы узнаем и расстояние до него!
Как это сделать? Ну, например, мы можем взять мощный лазер и посветить им в сторону Луны. Лазерный луч долетит до Луны, часть света отразится от ее поверхности и полетит в обратном направлении. В момент, когда он вернется на Землю и попадет в наши глаза, мы увидим на Луне световой зайчик. Если мы точно измерим промежуток времени между включением лазера и появлением на поверхности Луны зайчика, и умножим это время на скорость света, то мы узнаем расстояние, которое прошел лазер до Луны и обратно. Разделим это расстояние пополам и узнаем расстояние до Луны!
Лазерный луч, создающий в небе искусственную звезду для оценки состояния атмосферы. Скорость света этого луча постоянна! Но в атмосфере она несколько меньше, чем в вакууме. Фото: ESO
Примерно так астрономы в XX веке измерили многие расстояния в Солнечной системе. Например, они провели радиолокацию Венеры — послали в сторону планеты радиосигнал и дождались его возвращения назад. Радиоволны движутся со скоростью света, время возвращения ученые измерили очень тщательно и затем по формуле s = v × t посчитали расстояние между Землей и планетой Венера. Теперь мы знаем его с точностью в несколько метров.
Еще раз: почему вообще расстояние можно измерять при помощи света? Потому что скорость света в вакууме постоянна! (Тут надо бы добавить, в инерциальных системах отсчета, но не будем пока усложнять.) В отличие от скорости людей, автомобилей и ракет.
Чему равен 1 световой год?
Теперь вернемся к тому, с чего начали. Дадим определение: световой год — это расстояние, которое свет (двигаясь всегда — всегда! — с постоянной скоростью 300000 км/с) проходит ровно за один год!
Получается какое-то очень большое число, не правда ли? Если за секунду свет преодолевает 300 тысяч километров, то за минуту в 60 раз больше — 18 миллионов километров. Значит, за час он пройдет 1 миллиард 80 миллионов километров! (Вот мы и узнали, чему равен «световой час»! А заодно подсчитали скорость света в км/ч!)
1 световой год в километрах
Теперь, чтобы подсчитать, сколько километров в световом году, нам надо узнать, сколько в году часов. В сутках 24 часа, а в году 365,25 суток (каждый четвертый год — високосный). Следовательно, в году 24 × 365,25 = 8766 часов. (На самом деле чуть меньше, 8760 часов. Просто мы взяли грубое число суток в году.)
Итак, чтобы найти, чему равен 1 световой год в километрах, нам надо скорость света в км/ч умножить на количество часов в году. Получается 9461 миллиард километров. Итак, 1 световой год равен 9,46 триллионов километров!
Какое-то сумасшедшее число!
Если бы магазин находился на таком расстоянии от вашего дома, то, двигаясь с привычной скоростью 3 км/ч, вы шли бы до него 360 миллионов лет… Долго получается, не правда ли?
Лучше поехать на машине. Двигаясь со скоростью 100 км/ч, автомобиль преодолеет расстояние в световой год за 10 миллионов 800 тысяч лет. Тоже не вариант. Значит, нужен самолет! Обычный пассажирский самолет пролетит световой год «всего лишь» за 1 миллион лет.
Может быть, поможет ракета? Космонавты летают вокруг Земли со скоростью около 8 км/с или 28800 км/ч. Даже с такой скоростью им потребуется 37500 лет, чтобы добраться до магазина.
Сколько световых лет от Солнца до Земли?
Теперь давайте решим обратную задачу — посчитаем расстояние от Солнца до Земли в световых годах. Для этого расстояние от Солнца до Земли в километрах разделим на длину светового года. Среднее расстояние до Солнца (она же астрономическая единица) равно 150 миллиона км, световой год равен 9,46 триллиона км. Делим первой на второе, получаем 0,000016.
Итак, расстояние от Солнца до Земли равно 0,000016 световых лет. Или… 8 световых минут.
Сколько световых лет от Земли до Луны?
Луна находится гораздо ближе Солнца, среднее расстояние до нашего спутника 384000 км или чуть больше световой секунды. Сколько это в световых годах? Делим 384 тысячи км на длину светового года в км (все те же 9,46 триллиона км) и получаем число 0,000000041 световых лет. (Я мог ошибиться, пересчитайте, если не верите.)
Ясно, что расстояние до Луны измерять в световых годах глупо. Но тогда встает вопрос:
Зачем нужны световые годы?
Ответ прост: чтобы измерять расстояния за пределами Солнечной системы!
Попробуйте-ка пересчитать эти расстояния на километры! Не хочется? Вот и астрономы не хотят считать.
PS. Что и говорить, на машине такие пространства не объедешь…
Световой год
А вы знаете, почему астрономы не применяют световой год для вычисления расстояний к отдаленным объектам в космосе?
Световой год – общие сведения
Световой год – это внесистемная единица измерения расстояний в космическом пространстве. Она повсеместно используется в популярных книгах и учебниках по астрономии. Тем не менее, в профессиональной астрофизике данная цифра используется крайне редко и зачастую для определения расстояний к недалеким объектам в космосе. Причина этого проста: если определять расстояние в световых годах к дальним объектам во Вселенной, число окажется настолько огромным, что использовать его для физико-математических вычислений будет непрактично и неудобно. Поэтому вместо светового года в профессиональной астрономии используются такая единица измерения как парсек, которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.
Определение термина
Ближайшие к Солнцу звезды
Определение термина «световой год» мы можем найти в любом учебнике астрономии. Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. Такое определение может удовлетворить любителя, но специалист по космологии сочтет его неполным. Он заметит, что световой год – это не просто расстояние, которое свет проходит за год, а расстояние, которое луч света за 365,25 земных дня проходит в вакууме, не испытывая на себе влияние магнитных полей.
Световой год равен 9,46 триллионам километров. Именно такое расстояние луч света проходит за год. Но как астрономы добились такого точного определения лучевого пути? Об этом мы поговорим ниже.
Как определили скорость света
Измерение скорости света
В древние времена считалось, что свет распространяется во Вселенной мгновенно. Однако начиная с семнадцатого века, ученые начали сомневаться в этом. Первым в выше предложенном утверждении усомнился Галилей. Именно он пробовал определить время, за которое луч света проходит расстояние в 8 км. Но из-за того, что такое расстояние было ничтожно малым для такой величины, как скорость света, эксперимент закончился неудачей.
Первым серьезным сдвигом в этом вопросе было наблюдение известного датского астронома Олафа Рёмер. В 1676 году он заметил разницу во времени затмения спутников Юпитера в зависимости от приближения и удаления к ним Земли в космическом пространстве. Данное наблюдение Рёмер успешно связал с тем фактом, что чем дальше Земля удаляется от Юпитера, тем больше времени требуется свету, отражаемому от них, чтобы пройти расстояние к нашей планете.
Суть данного факта Рёмер уловил точно, но вот вычислить достоверную величину скорости света ему так и не удалось. Его подсчеты были неверны, поскольку в семнадцатом веке он не мог располагать точными данными о расстоянии от Земли к другим планетам Солнечной системы. Эти данные были определены несколько позже.
Дальнейшие сдвиги в исследованиях и определение светового года
Гипотетический фотон, скитающийся от Земли до Луны. Все пропорции соблюдены.
В 1728 году английскому астроному Джеймсу Брэдли, обнаружившему эффект аберрации звезд, удалось первому вычислить примерную скорость света. Он определили ее значение в 301 тыс. км/с. Но это значение было неточным. Более совершенные методы вычисления скорости света были произведены безотносительно к космическим телам – на Земле.
Материалы по теме
Парсек
Наблюдения за скоростью света в вакууме при помощи вращающегося колеса и зеркала, были произведены А.Физо и Л. Фуко соответственно. С их помощью физикам удалось приблизиться к реальному значению этой величины.
Точная скорость света
Точную скорость света ученым удалось определить только в прошлом веке. Основываясь на теории электромагнетизма Максвелла, при помощи современной лазерной техники и вычислений с поправкой на коэффициент преломления лучевого потока в воздухе, ученым удалось вычислить точную величину скорости света 299 792,458 км/с. Этой величиной астрономы пользуются до сих пор. Дальше определить световой день, месяц и год было уже делом техники. Путем нехитрых вычислений ученые получили цифру 9,46 триллионов километров – именно столько времени потребовалось бы лучу света для того, чтобы облететь длину земной орбиты.
Самые популярные примеры расстояний в световых годах
Дистанция между Землей и Луной
Световой год
Световой год.
Световой год – это расстояние, которое электромагнитные волны (свет) проходят в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год (365,25 дня).
Световой год, как единица измерения:
Световой год – единица измерения расстояний в астрономии.
Согласно определению Международного астрономического союза (англ. International Astronomical Union) световой год – это расстояние, которое электромагнитные волны (свет) проходят в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год (365,25 дня). Данное определение светового года используется с 1984 года.
По определению Международного астрономического союза один световой год равен 9 460 730 472 580 800 метрам (точно).
Значение светового года менялось. Так, до 1984 года световым годом называлось расстояние, проходимое светом за один тропический год, отнесённый к эпохе 1900 года. Новое определение, действующее с 1984 года отличается от старого примерно на 0,002 %.
По отношению к Международной системе единиц (СИ) световой год является внесистемной единицей измерения, однако используется в астрономической системе единиц.
Световой год как единица измерения имеет русское обозначение – св. год и международное обозначение – ly.
Применение светового года:
Световой год чаще всего используется при выражении расстояний до звезд и других расстояний в галактическом масштабе, особенно в неспециализированных и научно-популярных публикациях. Единица измерения, наиболее часто используемая в профессиональной литературе, – это парсек и кратные единицы (кило- и мегапарсеки).
Перевод светового года:
1 св. год = 9 460 730 472 580 800 метрам (точно).
1 св. год = 9 460 730 472 580,8 километра (точно).
1 св. год ≈ 5,879 триллиона миль.