Galaktikus távolságmérleg

Fényév ( Utca. G., ly) egy rendszeren kívüli hosszegység, amely egyenlő a fény által egy év alatt megtett távolsággal.

Pontosabban, a Nemzetközi Csillagászati ​​Unió (IAU) meghatározása szerint a fényév egyenlő azzal a távolsággal, amelyet a fény a gravitációs mezők által nem befolyásolt vákuumban megtesz egy Julian-év alatt (meghatározása szerint 365,25 szabványnap, 86 400 SI másodperc). , vagy 31 557 600 másodperc). Ez a meghatározás az, amelyet a népszerű tudományos irodalomban használni javasolt. A szakirodalomban a nagy távolságok kifejezésére fényévek helyett általában parszekeket és mértékegységek többszöröseit (kilo- és megaparszek) használják.

Korábban (1984 előtt) a fényév az a távolság, amelyet a fény egy trópusi év alatt megtesz, az 1900.0 korszakhoz rendelve. Az új meghatározás körülbelül 0,002%-kal tér el a régitől. Mivel ezt a távolságegységet nem használják nagy pontosságú mérésekhez, nincs gyakorlati különbség a régi és az új definíciók között.

Numerikus értékek

Egy fényév egyenlő:

• 9 460 730 472 580 800 méter (körülbelül 9,46 petaméter)
• 63 241 077 csillagászati ​​egység (AU)
• 0,306601 parszek

Kapcsolódó egységek

A következő egységeket meglehetősen ritkán használják, általában csak népszerű kiadványokban:

• 1 fénymásodperc = 299 792,458 km (pontos)
• 1 fényperc ≈ 18 millió km
• 1 fényóra ≈ 1079 millió km
• 1 fénynap ≈ 26 milliárd km
• 1 fényhét ≈ 181 milliárd km
• 1 fényhónap ≈ 790 milliárd km

Távolság fényévekben

A fényév alkalmas a távolsági skálák minőségi ábrázolására a csillagászatban.

Skála	Érték (Szent év)	Leírás
Másodpercek	4 10 −8	Az átlagos távolság körülbelül 380 000 km. Ez azt jelenti, hogy a felszínről kibocsátott fénysugár körülbelül 1,3 másodperc alatt éri el a Hold felszínét.
percek	1,6·10−5	Egy csillagászati ​​egység körülbelül 150 millió kilométernek felel meg. Így a fény megközelítőleg 500 másodperc (8 perc 20 másodperc) alatt éri el a Földet.
Néz	0,0006	Az átlagos távolság a Naptól körülbelül 5 fényóra.
	0,0016	A Pioneer és a továbbrepülő sorozat eszközei a fellövés óta eltelt mintegy 30 év alatt mintegy száz csillagászati ​​egységnyi távolságra kerültek a Naptól, válaszidejük a Földtől érkező kérésekre megközelítőleg 14 óra.
Év	1,6	A hipotetikus belső éle 50 000 a. e a Naptól, a külső pedig 100 000 a. e. Körülbelül másfél évbe telik, amíg a fény megteszi a távolságot a Naptól a felhő külső széléig.
	2,0	A Nap gravitációs befolyási tartományának ("Hillgömbök") maximális sugara körülbelül 125 000 AU. e.
	4,2	A hozzánk legközelebb eső (a Napot nem számítva), a Proxima Centauri 4,2 fényév távolságra található. az év ... ja.
Évezred	26 000	Galaxisunk középpontja körülbelül 26 000 fényévre van a Naptól.
	100 000	Korongunk átmérője 100 000 fényév.
Évmilliók	2,5 10 6	A hozzánk legközelebbi M31, a híres, 2,5 millió fényévnyire van tőlünk.
	3,14 10 6	(M33) 3,14 millió fényévnyire található, és a legtávolabbi szabad szemmel látható álló objektum.
	5,8 10 7	A legközelebbi, a Szűz-halmaz 58 millió fényévnyire van tőlünk.
	Több tízmillió fényév	A galaxishalmazok jellemző mérete átmérő szerint.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	A „Nagy Attraktor” gravitációs anomália tőlünk 150-250 millió fényévnyire található.
Évmilliárdok	1,2 10 9	A Sloan Nagy Fal a világ egyik legnagyobb képződménye, méretei körülbelül 350 Mpc. Körülbelül egymilliárd évbe telik, amíg a fény eljut a végétől a végéig.
	1,4 10 10	Az Univerzum kauzálisan összefüggő régiójának mérete. Az Univerzum korától és az információátvitel maximális sebességétől - a fény sebességétől számítják.
	4,57 10 10	A kísérő távolság a Földtől a megfigyelhető Univerzum pereméig bármely irányban; a megfigyelhető Univerzum kísérő sugara (a Lambda-CDM szabványos kozmológiai modell keretein belül).



2017. február 22-én a NASA arról számolt be, hogy 7 exobolygót találtak a TRAPPIST-1 egyetlen csillag körül. Közülük három olyan távolságban van a csillagtól, ahol a bolygónak folyékony víz lehet, és a víz az élet kulcsfeltétele. Azt is közölték, hogy ez a csillagrendszer 40 fényévnyi távolságra található a Földtől.

Ez az üzenet nagy zajt keltett a médiában, egyesek még azt is gondolták, hogy az emberiség egy lépésre van attól, hogy új településeket építsen egy új csillag közelében, de ez nem így van. De 40 fényév sok, SOK, túl sok kilométer, vagyis szörnyen kolosszális távolság!

Egy fizikatanfolyamból ismert a harmadik szökési sebesség – ez az a sebesség, amellyel egy testnek rendelkeznie kell a Föld felszínén, hogy túljusson a Naprendszeren. Ennek a sebességnek az értéke 16,65 km/sec. A hagyományos orbitális űrhajók 7,9 km/s sebességgel szállnak fel és keringenek a Föld körül. A 16-20 km/sec sebesség elvileg eléggé elérhető a modern földi technológiák számára, de nem több!

Az emberiség még nem tanulta meg az űrhajók 20 km/s-nál gyorsabb gyorsítását.

Számítsuk ki, hány év kell ahhoz, hogy egy 20 km/s sebességgel repülő csillaghajó 40 fényévet utazzon és elérje a TRAPPIST-1 csillagot.
Egy fényév az a távolság, amelyet egy fénysugár vákuumban megtesz, és a fény sebessége körülbelül 300 ezer km/s.

Egy ember alkotta űrhajó 20 km/s sebességgel repül, vagyis 15 000-szer lassabban, mint a fénysebesség. Egy ilyen hajó 40 fényévet fog megtenni 40*15000=600000 év alatt!

Egy földi hajó (a technológia jelenlegi szintjén) körülbelül 600 ezer év múlva éri el a TRAPPIST-1 csillagot! A Homo sapiens a Földön (a tudósok szerint) csak 35-40 ezer éve létezik, itt viszont már 600 ezer éve!

A közeljövőben a technológia nem teszi lehetővé, hogy az emberek elérjék a TRAPPIST-1 csillagot. A becslések szerint még a földi valóságban nem létező ígéretes hajtóművek (ion, foton, kozmikus vitorlák stb.) is képesek 10 000 km/sec sebességre felgyorsítani a hajót, ami azt jelenti, hogy a TRAPPIST repülési ideje -1 rendszer 120 évre csökken . Ez már többé-kevésbé elfogadható időszak a felfüggesztett animációval való repüléshez vagy a bevándorlók több generációja számára, de ma már ezek a motorok fantasztikusak.

Még a legközelebbi csillagok is túl messze vannak az emberektől, túl távol, nem is beszélve Galaxisunk vagy más galaxisok csillagairól.

Tejútrendszerünk átmérője hozzávetőlegesen 100 ezer fényév, vagyis egy modern földi hajó végétől a végéig 1,5 milliárd év lesz! A tudomány szerint Földünk 4,5 milliárd éves, a többsejtű élet körülbelül 2 milliárd éves. A hozzánk legközelebbi galaxis - az Androméda-köd - távolsága - 2,5 millió fényévnyire a Földtől -, milyen szörnyű távolságok vannak!

Amint láthatja, az összes élő ember közül soha senki nem teszi be a lábát egy bolygó földjére egy másik csillag közelében.

Bármilyen életmódot folytatunk, bármit csinálunk, így vagy úgy, minden nap használunk néhány mértékegységet. Kérünk egy pohár vizet, saját reggelinket melegítjük fel egy bizonyos hőmérsékletre, vizuálisan becsüljük meg, mennyit kell gyalogolni a legközelebbi postahivatalig, megbeszélünk egy találkozót egy bizonyos időpontban stb. Mindezek a műveletek megkövetelik

Nem csak számítások, hanem különböző numerikus kategóriák bizonyos mérése is: távolság, mennyiség, súly, idő és mások. Rendszeresen használunk számokat mindennapi életünkben. És mi már rég megszokhattuk ezeket a számokat, mintha valamiféle hangszerekhez lennének. De mi történik, ha kilépünk mindennapi komfortzónánkból, és számunkra szokatlan számértékekkel találkozunk? Ebben a cikkben az Univerzum fantasztikus figuráiról fogunk beszélni.

Univerzális terek

Még meglepőbb a helyzet a kozmikus távolságokkal. Tisztában vagyunk a kilométerekkel a szomszéd városig, sőt Moszkvától New Yorkig. De nehéz elképzelni a távolságokat, ha a csillaghalmazok skálájáról van szó. Most lesz szükségünk az úgynevezett fényévre. Hiszen a szomszédos csillagok közötti távolságok is rendkívül nagyok, kilométerekben vagy mérföldekben mérni pedig egyszerűen irracionális. És itt nem csak a hatalmas eredő számok észlelésének nehézségében van a baj, hanem a nulláik számában. Problémát jelent a szám beírása. Például a Föld és a Mars távolsága a legközelebbi megközelítés időszakában 55,7 millió kilométer. Hat nullát tartalmazó érték. De a Mars az egyik legközelebbi kozmikus szomszédunk! A Napon kívüli legközelebbi csillag távolsága milliószor nagyobb lesz. És akkor, akár kilométerben, akár mérföldben mérjük, a csillagászoknak órákat kell tölteniük az idejükből ezeknek a gigantikus mennyiségeknek a rögzítésével. Egy fényév megoldotta ezt a problémát. A megoldás egészen ötletes volt.

Mivel egyenlő a fényév?

Ahelyett, hogy kitaláltak volna egy új mértékegységet, amely egy kisebb nagyságrendű mértékegységek összege (ahogy ez a milliméter, centiméter, méter, kilométer esetében történik), a távolságot időhöz kötik. Valójában az a tény, hogy az idő is fizikai mező, amely befolyásolja az eseményeket

Sőt, a térrel összekapcsolt és átalakítható, Albert Einstein fedezte fel, és relativitáselméletével bizonyította. A fénysebesség állandóvá vált. És egy bizonyos távolság megtétele egy fénysugárral időegységenként új fizikai térbeli mennyiségeket adott: fénymásodperc, fényperc, fénynap, fényhónap, fényév. Például másodpercenként egy fénysugár (űrviszonyok között - vákuum) körülbelül 300 ezer kilométert tesz meg. Könnyű kiszámítani, hogy egy fényév körülbelül 9,46 * 10 15. Így a Föld és a legközelebbi kozmikus test, a Hold távolsága valamivel több, mint egy fénymásodperc, a Naptól pedig körülbelül nyolc fényperc. A modern elképzelések szerint a Naprendszer külső testei egy fényévnyi távolságra keringenek a pályán. A hozzánk legközelebbi csillag, vagy inkább kettős csillagrendszer, az Alpha és a Proxima Centauri olyan messze van, hogy még a belőlük érkező fény is csak négy évvel a kilövése után éri el távcsöveinket. És még mindig ezek a hozzánk legközelebb eső égitestek. A Tejút túlsó végéről érkező fény több mint százezer év alatt ér el hozzánk.

Tudja, hogy a csillagászok miért nem használnak fényéveket az űrben lévő távoli objektumok távolságának kiszámításához?

A fényév a világűrben mért távolságok nem rendszerszintű mértékegysége. Széles körben használják népszerű csillagászati ​​könyvekben és tankönyvekben. A professzionális asztrofizikában azonban ezt a számot rendkívül ritkán használják, és gyakran használják a közeli objektumok távolságának meghatározására az űrben. Ennek egyszerű oka: ha fényévekben határozzuk meg a távolságot az Univerzum távoli objektumaitól, akkor a szám olyan hatalmasnak bizonyul, hogy nem praktikus és kényelmetlen lesz fizikai és matematikai számításokhoz használni. Ezért a professzionális csillagászatban a fényév helyett egy mértékegységet használnak, amelyet sokkal kényelmesebb kezelni összetett matematikai számítások elvégzésekor.

A fogalom meghatározása

A „fényév” kifejezés definícióját bármelyik csillagászati ​​tankönyvben megtaláljuk. A fényév az a távolság, amelyet egy fénysugár egy földi év alatt megtesz. Egy ilyen meghatározás kielégíthet egy amatőrt, de egy kozmológus hiányosnak találja. Megjegyzi, hogy a fényév nemcsak az a távolság, amelyet a fény egy év alatt megtesz, hanem az a távolság, amelyet egy fénysugár vákuumban 365,25 földi nap alatt megtesz, anélkül, hogy mágneses mezők befolyásolnák.

Egy fényév 9,46 billió kilométernek felel meg. Pontosan ekkora távolságot tesz meg egy fénysugár egy év alatt. De hogyan érték el a csillagászok a sugárút ilyen pontos meghatározását? Az alábbiakban erről fogunk beszélni.

Hogyan határozták meg a fény sebességét?

Az ókorban azt hitték, hogy a fény azonnal bejárja az Univerzumot. A tizenhetedik századtól kezdve azonban a tudósok kételkedni kezdtek ebben. Galileo volt az első, aki kételkedett a fent javasolt kijelentésben. Ő volt az, aki megpróbálta meghatározni azt az időt, amely alatt egy fénysugár 8 km-t tesz meg. De mivel egy ilyen távolság elhanyagolhatóan kicsi volt egy olyan mennyiséghez, mint a fénysebesség, a kísérlet kudarccal végződött.

Az első jelentős változás ebben a kérdésben a híres dán csillagász, Olaf Roemer megfigyelése volt. 1676-ban különbséget észlelt a fogyatkozások idejében, attól függően, hogy a Föld milyen közelségben és távolságban van hozzájuk a világűrben. Roemer sikeresen összekapcsolta ezt a megfigyelést azzal a ténnyel, hogy minél távolabb kerül a Föld, annál tovább tart a róluk visszaverődő fény, hogy megteszi a távolságot bolygónkig.

Roemer pontosan felfogta ennek a ténynek a lényegét, de a fénysebesség megbízható értékét soha nem tudta kiszámítani. Számításai tévesek voltak, mert a tizenhetedik században nem tudtak pontos adatokkal rendelkezni a Föld és a Naprendszer többi bolygója közötti távolságról. Ezeket az adatokat kicsit később határozták meg.

A kutatás további előrelépései és a fényév meghatározása

1728-ban James Bradley angol csillagász, aki felfedezte a csillagok aberrációjának hatását, volt az első, aki kiszámította a fény hozzávetőleges sebességét. Értékét 301 ezer km/s-ban határozta meg. De ez az érték pontatlan volt. A fénysebesség kiszámítására fejlettebb módszereket állítottak elő a kozmikus testek figyelmen kívül hagyásával - a Földön.

A fénysebesség vákuumban forgó kerék és tükör segítségével történő megfigyelését A. Fizeau, illetve L. Foucault végezte. Segítségükkel a fizikusoknak sikerült közelebb kerülniük ennek a mennyiségnek a valódi értékéhez.

Pontos fénysebesség

A tudósok csak a múlt században tudták meghatározni a fény pontos sebességét. Maxwell elektromágneses elmélete alapján, a modern lézertechnológia és a levegőben lévő sugárfluxus törésmutatójával korrigált számítások segítségével a tudósok a fény pontos sebességét 299 792,458 km/s-ra tudták kiszámítani. A csillagászok még mindig ezt a mennyiséget használják. A nappali órák, hónap és év további meghatározása már technológiai kérdés volt. A tudósok egyszerű számításokkal 9,46 billió kilométeres számra jutottak – pontosan ennyi ideig tartana egy fénysugár megtenni a Föld pályájának hosszát.

A „fényév” fogalmának megértéséhez először emlékeznie kell az iskolai fizika kurzusára, különösen a fénysebességre vonatkozó részre. Tehát a fény sebessége vákuumban, ahol nem befolyásolják különböző tényezők, mint például a gravitációs és mágneses mezők, a lebegő részecskék, az átlátszó közeg fénytörése stb., 299 792,5 kilométer per másodperc. Meg kell értenie, hogy ebben az esetben a fény azt jelenti, amit az emberi látás észlel.

A távolság kevésbé ismert mértékegységei a fényhónap, hét, nap, óra, perc és másodperc.

A fényt meglehetősen sokáig végtelen mennyiségnek tekintették, és a 17. század közepén Olaf Roemer csillagász volt az első ember, aki kiszámolta a fénysugarak hozzávetőleges sebességét vákuumban. Természetesen az adatai nagyon hozzávetőlegesek voltak, de maga a végső sebességérték meghatározásának ténye fontos. 1970-ben a fénysebességet másodpercenként egy méter pontossággal határozták meg. Pontosabb eredmények még nem születtek, mivel problémák merültek fel a mérő szabvány hibájával.

Fényév és egyéb távolságok

Mivel a távolságok óriásiak, a hagyományos mértékegységekkel való mérésük irracionális és kényelmetlen lenne. Ezen megfontolások alapján egy speciálisat vezettek be - a fényévet, vagyis azt a távolságot, amelyet a fény megtesz az úgynevezett Julian-évben (ez 365,25 nap). Tekintettel arra, hogy minden nap 86 400 másodpercet tartalmaz, kiszámítható, hogy egy év alatt egy fénysugár valamivel több mint 9,4 kilométert tesz meg. Ez az érték azonban óriásinak tűnik, például a Földhöz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri távolsága 4,2 év, a Tejútrendszer átmérője pedig meghaladja a 100 000 fényévet, vagyis a most elvégezhető vizuális megfigyelések olyan képet tükröznek, amely több százezer évvel ezelőtt létezett.

Egy fénysugár körülbelül egy másodperc alatt teszi meg a Föld és a Hold közötti távolságot, de a napfény több mint nyolc perc alatt éri el bolygónkat.

A professzionális asztrofizikában a fényév fogalmát ritkán használják. A tudósok elsősorban olyan egységeket használnak, mint a parszek és a csillagászati ​​egység. A parszek az a távolság a képzeletbeli ponttól, ahonnan a Föld pályájának sugara egy ívmásodperces (1/3600 fok) szögben látható. A pálya átlagos sugarát, vagyis a Föld és a Nap távolságát csillagászati ​​egységnek nevezzük. Egy parszek körülbelül három fényévnek vagy 30,8 billió kilométernek felel meg. Egy csillagászati ​​egység megközelítőleg 149,6 millió kilométer.