Ne glede na način življenja, ki ga vodimo, karkoli počnemo, tako ali drugače vsak dan uporabljamo določene merske enote. Prosimo za kozarec vode, sami pogrejemo zajtrk na določeno temperaturo, vizualno ocenimo, koliko moramo hoditi do najbližje pošte, se dogovorimo za sestanek ob določeni uri ipd. Vsa ta dejanja zahtevajo

Ne samo izračuni, ampak tudi določene meritve različnih numeričnih kategorij: razdalje, količine, teže, časa in drugih. Številke redno uporabljamo v vsakdanjem življenju. In teh številk smo že dolgo navajeni, kot na nekakšne instrumente. Toda kaj se zgodi, ko stopimo iz cone vsakdanjega udobja in naletimo na številčne vrednosti, ki so nam nenavadne? V tem članku bomo govorili o fantastičnih številkah vesolja.

Univerzalni prostori

Situacija z vesoljskimi razdaljami je še bolj presenetljiva. Povsem se zavedamo kilometrov do sosednjega mesta in celo od Moskve do New Yorka. Vendar je težko vizualizirati razdalje, ko gre za lestvico zvezdnih kopic. Zdaj bomo potrebovali tako imenovano svetlobno leto. Navsezadnje so razdalje tudi med sosednjimi zvezdami izredno velike in je njihovo merjenje v kilometrih ali miljah preprosto neracionalno. In tu ne gre le za težavo zaznavanja ogromnih nastalih številk, temveč za število njihovih ničel. Težava postane pisanje številke. Na primer, razdalja od Zemlje do Marsa v obdobju najbližjega približevanja je 55,7 milijona kilometrov. Vrednost s šestimi ničlami. Toda Mars je eden naših najbližjih kozmičnih sosedov! Razdalja do najbližje zvezde razen Sonca bo milijonkrat večja. In potem, ne glede na to, ali ga merimo v kilometrih ali miljah, bi morali astronomi porabiti ure svojega časa samo za beleženje teh velikanskih količin. Svetlobno leto je rešilo ta problem. Rešitev je bila prav genialna.

Čemu je enako svetlobno leto?

Namesto izuma nove merske enote, ki je vsota enot manjšega reda (kot se dogaja z milimetri, centimetri, metri, kilometri), so se odločili, da razdaljo povežejo s časom. Pravzaprav je več dejstvo, da je čas tudi fizično polje, ki vpliva na dogajanje

Še več, medsebojno povezano in spremenljivo z vesoljem jo je odkril Albert Einstein in dokazal s svojo teorijo relativnosti. Hitrost svetlobe je postala konstantna. In prehod določene razdalje s svetlobnim žarkom na časovno enoto je dal nove fizične prostorske količine: svetlobna sekunda, svetlobna minuta, svetlobni dan, svetlobni mesec, svetlobno leto. Na primer, na sekundo žarek svetlobe (v vesoljskih razmerah - vakuum) prepotuje razdaljo približno 300 tisoč kilometrov. Enostavno je izračunati, da je eno svetlobno leto enako približno 9,46 * 10 15. Tako je razdalja od Zemlje do najbližjega vesoljskega telesa, Lune, nekaj več kot eno svetlobno sekundo, do Sonca pa približno osem svetlobnih minut. Po sodobnih predstavah se zunanja telesa Osončja vrtijo v orbiti na razdalji enega svetlobnega leta. Nam naslednja najbližja zvezda oziroma sistem dvojnih zvezd, Alfa in Proksima Kentavra, je tako daleč, da tudi svetloba iz njiju doseže naše teleskope šele štiri leta po izstrelitvi. In to so nam še vedno najbližja nebesna telesa. Svetloba z drugega konca Rimske ceste potrebuje več kot sto tisoč let, da doseže nas.

Tako ali drugače v vsakdanjem življenju merimo razdalje: do najbližjega supermarketa, do sorodnikove hiše v drugem mestu, do itd. Ko pa gre za prostranost vesolja, se izkaže, da je uporaba znanih vrednosti, kot so kilometri, izjemno neracionalna. In bistvo tukaj ni le v težavnosti zaznavanja nastalih velikanskih vrednosti, temveč v številu številk v njih. Tudi pisanje toliko ničel bo postalo problem. Na primer, najkrajša razdalja od Marsa do Zemlje je 55,7 milijona kilometrov. Šest ničel! Toda rdeči planet je eden naših najbližjih sosedov na nebu. Kako uporabiti okorne številke, ki nastanejo pri izračunu razdalje tudi do najbližjih zvezd? In prav zdaj potrebujemo takšno vrednost, kot je svetlobno leto. Koliko je enako? Ugotovimo zdaj.

Pojem svetlobnega leta je tesno povezan tudi z relativistično fiziko, v kateri je bila tesna povezanost in medsebojna odvisnost prostora in časa vzpostavljena na začetku 20. stoletja, ko so se porušili postulati Newtonove mehanike. Pred to vrednostjo razdalje so večje enote merila v sistemu

so bile oblikovane precej preprosto: vsaka naslednja je bila zbirka enot manjšega reda (centimetri, metri, kilometri itd.). V primeru svetlobnega leta je bila razdalja vezana na čas. Sodobna znanost ve, da je hitrost širjenja svetlobe v vakuumu konstantna. Poleg tega je to največja hitrost v naravi, ki je dopustna v sodobni relativistični fiziki. Te ideje so bile osnova novega pomena. Svetlobno leto je enako razdalji, ki jo prepotuje svetlobni žarek v enem zemeljskem koledarskem letu. V kilometrih je približno 9,46 * 10 15 kilometrov. Zanimivo je, da foton prepotuje razdaljo do najbližje Lune v 1,3 sekunde. Do sonca je približno osem minut. Toda naslednje najbližje zvezde, Alfa, so že približno štiri svetlobna leta stran.

Samo fantastična razdalja. V astrofiziki obstaja še večja mera prostora. Svetlobno leto je enako približno eni tretjini parseka, kar je celo večja merska enota medzvezdnih razdalj.

Hitrost širjenja svetlobe v različnih pogojih

Mimogrede, obstaja tudi takšna lastnost, da se lahko fotoni v različnih okoljih širijo z različnimi hitrostmi. Že vemo, kako hitro letijo v vakuumu. In ko pravijo, da je svetlobno leto enako razdalji, ki jo preleti svetloba v enem letu, mislijo na prazen vesolje. Vendar pa je zanimivo omeniti, da je lahko hitrost svetlobe pod drugimi pogoji manjša. Na primer, v zraku se fotoni razpršijo z nekoliko nižjo hitrostjo kot v vakuumu. Katera je odvisna od specifičnega stanja ozračja. Tako bi bilo v okolju, napolnjenem s plinom, svetlobno leto nekoliko manjše. Vendar se ne bi bistveno razlikovala od sprejete.

22. februarja 2017 je NASA poročala, da je bilo okoli ene same zvezde TRAPPIST-1 najdenih 7 eksoplanetov. Tri izmed njih so v razponu oddaljenosti od zvezde, v katerem je lahko na planetu tekoča voda, voda pa je ključni pogoj za življenje. Poroča se tudi, da se ta zvezdni sistem nahaja na razdalji 40 svetlobnih let od Zemlje.

To sporočilo je povzročilo veliko hrupa v medijih, nekateri so celo mislili, da je človeštvo le korak stran od gradnje novih naselbin v bližini nove zvezde, vendar ni tako. Ampak 40 svetlobnih let je veliko, to je VELIKO, to je preveč kilometrov, to je, to je pošastno gromozanska razdalja!

Iz tečaja fizike je znana tretja ubežna hitrost - to je hitrost, ki jo mora imeti telo na površini Zemlje, da lahko preseže sončni sistem. Vrednost te hitrosti je 16,65 km/s. Konvencionalna orbitalna vesoljska plovila vzletijo s hitrostjo 7,9 km/s in krožijo okoli Zemlje. Načeloma je hitrost 16-20 km/s povsem dostopna sodobnim zemeljskim tehnologijam, vendar ne več!

Človeštvo se še ni naučilo pospešiti vesoljskih ladij hitreje od 20 km/s.

Izračunajmo, v koliko letih bo zvezdna ladja, ki leti s hitrostjo 20 km/s, prepotovala 40 svetlobnih let in dosegla zvezdo TRAPPIST-1.
Eno svetlobno leto je razdalja, ki jo prepotuje žarek svetlobe v vakuumu, hitrost svetlobe pa je približno 300 tisoč km/s.

Vesoljska ladja, ki jo je izdelal človek, leti s hitrostjo 20 km/s, kar je 15.000-krat počasneje od svetlobne hitrosti. Takšna ladja bo preletela 40 svetlobnih let v času, ki je enak 40*15000=600000 let!

Zemeljska ladja (na trenutni ravni tehnologije) bo dosegla zvezdo TRAPPIST-1 v približno 600 tisoč letih! Homo sapiens obstaja na Zemlji (po mnenju znanstvenikov) le 35-40 tisoč let, tukaj pa kar 600 tisoč let!

V bližnji prihodnosti tehnologija ljudem ne bo dovolila doseči zvezde TRAPPIST-1. Celo obetavni motorji (ionski, fotonski, vesoljska jadra itd.), ki v zemeljski realnosti ne obstajajo, naj bi lahko pospešili ladjo do hitrosti 10.000 km/s, kar pomeni, da čas letenja do TRAPPISTA -1 sistem se bo zmanjšal na 120 let. To je že bolj ali manj sprejemljiv čas za letenje s pomočjo suspendirane animacije ali za več generacij priseljencev, danes pa so vsi ti motorji fantastični.

Tudi najbližje zvezde so še vedno predaleč od ljudi, predaleč, da o zvezdah naše Galaksije ali drugih galaksij niti ne govorimo.

Premer naše galaksije Mlečna cesta je približno 100 tisoč svetlobnih let, kar pomeni, da bo potovanje od konca do konca sodobne zemeljske ladje trajalo 1,5 milijarde let! Znanost kaže, da je naša Zemlja stara 4,5 milijarde let, večcelično življenje pa približno 2 milijardi let. Razdalja do nam najbližje galaksije – Andromedine meglice – 2,5 milijona svetlobnih let od Zemlje – kakšne pošastne razdalje!

Kot lahko vidite, od vseh živih ljudi nihče ne bo nikoli stopil na Zemljo planeta blizu druge zvezde.

Za svoje izračune astronomi uporabljajo posebne merske enote, ki običajnim ljudem niso vedno jasne. To je razumljivo, kajti če bi vesoljske razdalje merili v kilometrih, potem bi število ničel zaslepilo oči. Zato je za merjenje vesoljskih razdalj običajno uporabljati veliko večje količine: astronomsko enoto, svetlobno leto in parsek.

Precej pogosto se uporablja za označevanje razdalj v našem domačem Osončju. Če lahko izrazimo tudi v kilometrih (384.000 km), potem je najbližja pot do Plutona približno 4.250 milijonov km in to bo težko razumeti. Za takšne razdalje je čas, da uporabimo astronomsko enoto (AU), ki je enaka povprečni razdalji od zemeljske površine do Sonca. Z drugimi besedami, 1 a.u. ustreza dolžini velike pol osi naše Zemljine orbite (150 milijonov km). Zdaj, če napišeš, da je najkrajša razdalja do Plutona 28 AU, najdaljša pot pa je lahko 50 AU, si je veliko lažje predstavljati.

Naslednje največje je svetlobno leto. Čeprav je tam prisotna beseda "leto", ne bi smeli misliti, da govorimo o času. Eno svetlobno leto je 63.240 AU. To je pot, ki jo prehodi svetlobni žarek v 1 letu. Astronomi so izračunali, da svetlobni žarek iz najbolj oddaljenih kotičkov vesolja potrebuje več kot 10 milijard let, da nas doseže. Da bi si predstavljali to velikansko razdaljo, jo zapišimo v kilometrih: 95000000000000000000000. Petindevetdeset milijard bilijonov običajnih kilometrov.

Znanstveniki so leta 1676 začeli ugibati, da svetloba ne potuje takoj, ampak z določeno hitrostjo. V tem času je danski astronom po imenu Ole Roemer opazil, da mrki enega od Jupitrovih satelitov začenjajo zaostajati, in to se je dogajalo natanko takrat, ko se je Zemlja v svoji orbiti gibala na nasprotni strani Sonca, nasprotni strani kjer je bil Jupiter. Nekaj ​​časa je minilo, Zemlja se je začela premikati nazaj in mrki so se spet začeli približevati prejšnjemu urniku.

Tako je bilo zabeleženih približno 17 minut časovne razlike. Iz tega opazovanja je bilo ugotovljeno, da je svetloba potrebovala 17 minut, da je prepotovala razdaljo dolžine Zemljine orbite. Ker je bilo dokazano, da je premer orbite približno 186 milijonov milj (zdaj je ta konstanta 939.120.000 km), se je izkazalo, da se svetlobni žarek premika s hitrostjo približno 186 tisoč milj na sekundo.

Že v našem času je bil po zaslugi profesorja Alberta Michelsona, ki si je prizadeval čim bolj natančno določiti, kaj je svetlobno leto, z drugačno metodo dosežen končni rezultat: 186.284 milj v 1 sekundi (približno 300 km/s). Zdaj, če preštejemo število sekund v letu in pomnožimo s tem številom, ugotovimo, da je svetlobno leto dolgo 5.880.000.000.000 milj, kar ustreza 9.460.730.472.580,8 km.

Za praktične namene astronomi pogosto uporabljajo enoto za razdaljo, imenovano parsec. Enak je odmiku zvezde glede na ozadje drugih nebesnih teles za 1"", ko je opazovalec zamaknjen za 1 polmer.

Kot veste, so si znanstveniki za merjenje razdalje od Sonca do planetov in med planeti izmislili astronomsko enoto. Kaj je to svetlobno leto?

Najprej je treba opozoriti, da je svetlobno leto tudi merska enota, sprejeta v astronomiji, vendar ne za čas (kot se morda zdi, sodeč po pomenu besede "leto"), ampak za razdaljo.

Čemu je enako svetlobno leto?

Ko je znanstvenikom uspelo izračunati razdalje do najbližjih zvezd, je postalo očitno, da je astronomska enota neprimerna za uporabo v zvezdnem svetu. Za začetek povejmo, da je razdalja od Sonca do najbližje zvezde približno 4,5 svetlobnih let. To pomeni, da svetloba od našega Sonca do najbližje zvezde (mimogrede, imenuje se Proksima Kentavra) potuje 4,5 leta! Kako daleč je ta razdalja? Naj nikogar ne utrujamo z matematiko, omenimo le, da delci svetlobe v sekundi preletijo 300.000 kilometrov. Se pravi, če pošljete signal s svetilko proti Luni, bo ta svetloba tam vidna v manj kot sekundi in pol. Svetloba potuje od Sonca do Zemlje v 8,5 minutah. Koliko časa torej potujejo svetlobni žarki v enem letu?

Povejmo takoj: svetlobno leto je približno 10 trilijonov kilometrov(bilijon je ena, ki ji sledi dvanajst ničel). Natančneje 9.460.730.472.581 kilometrov. Če preračunamo v astronomske enote, bo približno 67.000 in to samo za najbližjo zvezdo!

Jasno je, da v svetu zvezd in galaksij astronomska enota ni primerna za meritve. Lažje je računati s svetlobnimi leti.

Uporabnost v zvezdnem svetu

Na primer, razdalja od Zemlje do najsvetlejše zvezde na nebu, Siriusa, je 8 svetlobnih let. In razdalja od Sonca do Severnice je približno 600 svetlobnih let. To pomeni, da svetloba od nas pride tja v 600 letih. To bi bilo približno 40 milijonov astronomskih enot. Za primerjavo poudarimo, da je velikost (premer) naše galaksije – Rimske ceste – približno 100.000 svetlobnih let. Naša najbližja soseda, spiralna galaksija, imenovana meglica Andromeda, je od Zemlje oddaljena 2,52 milijona svetlobnih let. To je zelo neprijetno navesti v astronomskih enotah. Toda v vesolju obstajajo objekti, ki so na splošno od nas oddaljeni 15 milijard svetlobnih let. Tako je polmer opazovanega vesolja 13,77 milijarde svetlobnih let. In celotno vesolje, kot je znano, sega onkraj opazovanega dela.

Mimogrede, premer opazovanega vesolja sploh ni 2-krat večji od polmera, kot bi si mislili. Stvar je v tem, da se sčasoma prostor širi. Tisti oddaljeni predmeti, ki so oddajali svetlobo pred 13,77 milijardami let, so odleteli še dlje od nas. Danes so oddaljeni več kot 46,5 milijarde svetlobnih let. Če to podvojimo, dobimo 93 milijard svetlobnih let. To je pravi premer opazovanega vesolja. Velikost dela vesolja, ki ga opazujemo (in ga imenujemo tudi metagalaksija), torej ves čas narašča.

Merjenje takih razdalj v kilometrih ali astronomskih enotah nima smisla. Če sem iskren, svetlobna leta ne sodijo ravno sem. Toda ljudje se še niso domislili nič boljšega. Številke so tako ogromne, da jih lahko obvlada le računalnik.

Opredelitev in bistvo svetlobnega leta

torej svetlobno leto (svetlobno leto) je enota za dolžino in ne čas, ki predstavlja razdaljo, ki jo prehodi sončni žarek v enem letu, torej v 365 dneh. Ta merska enota je zelo priročna zaradi svoje jasnosti. Omogoča vam odgovor na vprašanje, po kolikšnem času lahko pričakujete odgovor, če pošljete elektromagnetno sporočilo določeni zvezdi. In če je to obdobje predolgo (na primer tisoč let), potem takšna dejanja nimajo smisla.