Космос световой год галактики

Скорость света. Понятие «Световой год». Размеры Солнечной системы, галактики Млечный Путь

Практически все измерения во Вселенной происходят в так называемых световых годах. Например, размер нашей галактики Млечный путь составляет сто тысяч световых лет, а размер видимой Вселенной, приблизительно 42 миллиарды световых лет. Давайте посмотрим как рассчитывается световой год, какова скорость света.

Начнём с первого. Самые последние измерения говорят, что скорость света равна 299 792 458 метров в секунду, или 1 079 252 848,8 км/ч. Для удобства, чаще всего используют цифру 300 000 километров в секунду.

299 792 458 метров в секунду

или 300 000 километров в секунду

или 1 079 252 484.8 километров в час

Скорость заставляющая задуматься о размерах нашей Вселенной. Учитывая то, что свет от Земли до Солнца пролетает за 8 минут 20 секунд. А это на минуточку порядка 150 000 000 километров.

Наши космически аппараты такое расстояние преодолевают месяцами или даже годами.
Кстати, что вызывает проблему управления марсоходами на поверхности «Красной планеты».
Из физики известно, электромагнитная волна летит со скорость равную свету. То есть, 300 000 км в секунду.

Расстояние между Землёй и Марсом, варьируется от 55,76 млн км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), до — 401 млн км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).

Получается сигнал посланный на марсоход с Земли будет добираться минимум 3 минуты 10 секунд. Получается з минуты туда, три обратно. Всего более шести минут. Когда между планетами максимальное расстояние, на отправку и получение сигнала уйдёт порядка часа.

Управлять на прямую при такой задержке сигнала невозможно. Мы немного отвлеклись, возвращаемся к свету и световому году.

И так, световой год равен расстоянию, которое свет преодолеет за год, распространяясь в вакууме. Сразу сложно представить. Для наглядности, для понимания размеров Вселенной, напишу весь расчёт.

Скорость света составляет 300 000 км в секунду.

За 60 сек (минута) свет преодолеет 18 000 000 км.

За 3 600 сек (час) — 1 080 000 00 000 км.

За 34 часа (сутки) — 25 920 000 000 км.

За месяц (30 суток) свет «просвестит» — 77 760 000 000 км.

За год (365,2468) свет пройдёт расстояние равное 9 467 280 000 000 км. (триллион)

Получается один световой год равен 9 467 280 000 000 км. (триллион)

Для наглядности. Размер Солнечной системы. От центра Земли до Плутона приблизительно 4 500 000 000 000 (миллиарда). Это есть радиус, ибо наша система имеет как бы круг.

А наша галактика под названием Млечный Путь, раскинулась на просторах Вселенной на расстояние в 100 000 световых лет. Мы находимся практически с краю, в одном из рукавов.

Писать сколько это в километрах, не вижу смысла. Ибо автор стать не знает таких цифр. Размер нашей видимой Вселенной, составляет приблизительно 42 миллиарда световых лет.

Источник

Журнал «Все о Космосе»

Световой год

Галактические масштабы расстояний

Световой год (св. г., ly) — внесистемная единица длины, равная расстоянию, проходимому светом за один год.

Более точно, по определению Международного астрономического союза (МАС) световой год равен расстоянию, которое свет проходит в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год (равный по определению 365,25 стандартных суток по 86 400 секунд СИ, или 31 557 600 секунд). Именно это определение рекомендовано для использования в научно-популярной литературе. В профессиональной литературе для выражения больших расстояний вместо светового года обычно используются парсеки и кратные единицы (кило- и мегапарсеки).

Ранее (до 1984 года) световым годом называлось расстояние, проходимое светом за один тропический год, отнесённый к эпохе 1900,0. Новое определение отличается от старого примерно на 0,002 %. Так как данная единица расстояния не используется для высокоточных измерений, практического различия между старым и новым определениями нет.

Числовые значения

Световой год равен:

• 9 460 730 472 580 800 метрам (примерно 9,46 петаметрам)
• 63 241,077 астрономической единицы (а. е.)
• 0,306 601 парсека

Связанные единицы

Нижеприведённые единицы используются довольно редко, обычно лишь в популярных публикациях:

• 1 световая секунда = 299 792,458 км (точно)
• 1 световая минута ≈ 18 млн км
• 1 световой час ≈ 1079 млн км
• 1 световые сутки ≈ 26 млрд км
• 1 световая неделя ≈ 181 млрд км
• 1 световой месяц ≈ 790 млрд км

Расстояние в световых годах

Световой год удобен для качественного представления масштабов расстояния в астрономии.

Источник

Что такое световой год?

Световой год – это величина, измеряющая расстояние, а не время (как можно предположить из названия). Световой год – это расстояние, которое луч света проходит за один земной год, или 9,5 триллионов километров (6 триллионов миль).

В масштабе Вселенной, измерение расстояний в километрах или милях не очень удобно, поэтому был введён световой год. Точно так же, как вы можете измерить расстояние до продуктового магазина за время, необходимое для того, чтобы доехать до него (“Продуктовый магазин находится в 15 минутах езды”), так и астрономы измеряют расстояние до звёзд за время, которое требуется свету для путешествия к нам. Например, ближайшая к нашему Солнцу звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года.

Как далеко находится световой год?

В отличии от скорости вашего автомобиля, которая может меняться в зависимости от поставленных задач, скорость света постоянна во всей Вселенной и определена с высокой точностью. В вакууме свет движется со скоростью 1 079 252 849 км/ч (670 616 629 миль в час). Чтобы найти расстояние для одного светового года, вы должны умножить эту скорость на количество часов в году (8 766). Результат: один световой год равен 9,5 триллионов километров (5 878 625 370 000 миль). На первый взгляд, это может показаться невероятным расстоянием, но только не в огромных масштабах Вселенной.

Зачем использовать световые годы?

Измерение в километрах или милях в астрономическом масштабе было бы чрезвычайно громоздким и непрактичным. Начиная с нашего космического соседства, ближайшая к нам область звездообразования, туманность Ориона, находится на расстоянии 12 651 000 000 000 000 километров или, проще говоря, 1300 световых лет. Центр нашей галактики находится на расстоянии около 27 000 световых лет. Ближайшая к нам спиральная галактика, галактика Андромеды, находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет. Некоторые из самых отдалённых галактик, которые мы можем видеть, находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас.

Фото галактики Андромеды, обработанное астрономом-любителем. Авторы и права: Ivan Bok / CC BY 4.0.

Измерение в световых годах также позволяет астрономам определить, как далеко назад во времени они заглядывают. Поскольку свету требуется время, чтобы добраться до наших глаз, всё, что мы видим на ночном небе, уже произошло. Другими словами, когда вы наблюдаете что-то на расстоянии 1 светового года, вы видите это так, как оно выглядело ровно год назад. Мы видим галактику Андромеды такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад. Самый отдалённый объект, который мы можем видеть, космический микроволновый фон, также является нашим самым старым образом Вселенной, возникшим сразу после Большого Взрыва около 13,8 миллиардов лет назад.

Альтернативы световым годам

Астрономы также используют парсек в качестве альтернативы световому году. Сокращенно от параллакс-секунда, парсек происходит от использования триангуляции для определения расстояния до звёзд. Точнее говоря, это расстояние до звезды, видимое положение которой смещается на 1 угловую секунду (1/3600 градуса) на небе после того, как Земля совершает половину оборота вокруг Солнца. Одна угловая секунда равна 3,26 световых года.

Подобно градусам, световой год также можно разбить на меньшие единицы: световые часы, световые минуты, световых секунды. Например, Солнце находится на расстоянии более 8 световых минут от Земли, а Луна – чуть более чем в одной световой секунде. Учёные используют эти термины, когда говорят о связи с космическими спутниками или роверами. Из-за конечной скорости света отправка сигнала марсоходу Curiosity на Марс может занять более 20 минут.

Будь то световые годы или парсеки, астрономы будут продолжать использовать их для измерения расстояний в нашей бескрайней Вселенной.

Источник

Celestial blog

Наблюдения в бинокль и телескоп

Световой год и космические масштабы

Наверняка, услышав в каком-нибудь фантастическом боевике выражение а-ля «до Татуина двадцать световых лет», многие задавались закономерными вопросами. Озвучу некоторые из них:

• Разве год – это не время?

• Тогда что же такое световой год?

• Сколько в нем километров?

• За сколько преодолеет световой год космический корабль с Земли?

Сегодняшнюю статью я решил посвятить объяснению значения этой единицы измерения, сравнению ее с нашими привычными километрами и демонстрации масштабов, которыми оперирует Вселенная.

Виртуальный гонщик.

Представим себе человека, в нарушение всех правил несущегося по шоссе со скоростью 250 км/ч. За два часа он преодолеет 500 км, а за четыре – целых 1000. Если, конечно, не разобьется в процессе…

Казалось бы, вот это скорость! Но для того, чтобы обогнуть весь земной шар (≈ 40 000 км), нашему гонщику понадобится в 40 раз больше времени. А это уже 4 х 40 = 160 часов. Или почти целая неделя непрерывной езды!

В итоге, однако, мы не скажем, что он преодолел 40 000 000 метров. Так как лень всегда заставляла нас придумывать и употреблять более короткие альтернативные единицы измерения.

Предел.

Из школьного курса физики каждому должно быть известно, что самый быстрый ездок во Вселенной – свет. За одну секунду его луч преодолевает расстояние примерно 300 000 км, а земной шар, таким образом, он обогнет за 0,134 секунды. Это в 4 298 507 раз быстрее, чем наш виртуальный гонщик!

От Земли до Луны свет доходит в среднем за 1,25 с, до Солнца же его луч домчится чуть более, чем за 8 минут.

Колоссально, не так ли? А ведь пока не доказано существование скоростей, больших скорости света. Поэтому ученый мир решил, что логично будет измерять космические масштабы в единицах, которые за определенные интервалы времени проходит радиоволна (коей свет, в частности, и является).

Расстояния.

Таким образом, световой год — ни что иное, как расстояние, которое луч света преодолевает за один год. В межзвездных масштабах использовать единицы расстояния, меньшие этой, не имеет особого смысла. И все же они есть. Вот их приближенные значения:

• 1 световая секунда ≈ 300 000 км;

• 1 световая минута ≈ 18 000 000 км;

• 1 световой час ≈ 1 080 000 000 км;

• 1 световые сутки ≈ 26 000 000 000 км;

• 1 световая неделя ≈ 181 000 000 000 км;

• 1 световой месяц ≈ 790 000 000 000 км.

А теперь, чтобы вы понимали, откуда берутся цифры, вычислим, чему равен один световой год.

В году 365 суток, в сутках 24 часа, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд. Таким образом, год состоит из 365 х 24 х 60 х 60 = 31 536 000 секунд. За одну секунду свет проходит 300 000 км. Следовательно, за год его луч преодолеет расстояние 31 536 000 х 300 000 = 9 460 800 000 000 км.

Это число читается так: ДЕВЯТЬ ТРИЛЛИОНОВ, ЧЕТЫРЕСТА ШЕСТЬДЕСЯТ МИЛЛИАРДОВ И ВОСЕМЬСОТ МИЛЛИОНОВ километров.

Конечно, точное значение светового года слегка отличается от вычисленного нами. Но при описании расстояний до звезд в научно-популярных статьях высочайшая точность в принципе не нужна, и сотня-другая миллионов километров здесь особой роли не сыграют.

А теперь продолжим наши мысленные эксперименты…

Масштабы.

Предположим, что современный космический корабль покидает Солнечную систему с третьей космической скоростью (≈ 16,7 км/с). Первый световой год он преодолеет за 18000 лет!

4,36 световых года до ближайшей к нам звездной системы (Альфы Центавра, см. изображение в начале) он преодолеет примерно за 78 тысяч лет!

Нашу галактику Млечный Путь, имеющую в поперечнике примерно 100 000 световых лет, он пересечет за 1 млрд. 780 млн. лет.

А до ближайшей к нам большой галактики, Туманности Андромеды, космический корабль домчится лишь спустя 36 миллиардов лет…

Вот такие пироги. А ведь в теории даже Вселенная возникла всего 16 млрд. лет назад…

Космическим масштабам можно начать удивляться даже не выходя за пределы Солнечной системы, ведь она сама по себе очень велика. Весьма хорошо и наглядно это показали, например, создатели проекта If the Moon were only 1 pixel (Если бы Луна была всего одним пикселем): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

На этом я, пожалуй, завершу сегодняшнюю статью. Все ваши вопросы, замечания и пожелания рад приветствовать в комментариях под ней.

Источник

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

1. Один световой год равен 63 241,077 астрономическим единицам и 0,306 601 парсеку;
2. Расстояние от Земли до Луны составляет 4·10−8 световых лет или 380 тыс. км. То есть, лучу света, посланному с Земли, необходимо всего 1,3 секунды, чтобы туда долететь;
3. Центр галактики Млечный Путь расположен от Солнца на расстоянии 26 тыс. световых лет.;
4. Солнечному свету требуется примерно 5 часов для того, чтобы достичь Плутона – одного из наиболее отдаленных объектов Солнечной системы;
5. Вторая после Солнца ближайшая к нам звезда – Проксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых лет от Земли, а ближайшая к нам галактика Андромеда – 2,5 млн. световых лет.

Источник