Сколько времени долетает свет от солнца до земли

За сколько свет доходит от Солнца до Земли

Многие думают, что центральная звезда нашей галактики просто светит, и ее лучи распространяются мгновенно, но это не так. Как рассчитать, сколько времени идет свет от Солнца до Земли, почему в разное время года это значение будет отличаться — факты, которые будут интересны не только детям, но и взрослым.

Каким образом светит Солнце

Солнечный свет, согревающий своими лучами все живое на Земле — это результат сложных химических реакций. Солнце — это большой раскаленный шар. Он имеет несколько слоев из водорода и гелия толщиной сотни тысяч километров. Температура на поверхности звезды равна 6000 Кельвинов или 5726,85°С. У ядра, где рождается солнечный свет, этот показатель намного выше — 15 млн °К.

При такой температуре и давлении непрерывно происходит реакция термоядерного синтеза внутри ядра: 4 атома водорода сливаются в ядро гелия. Это повторяется бесконечное количество раз. В одну секунду в результате такого синтеза 600 млн т водорода становятся гелием. И каждые 70 тыс. лет солнце преобразовывает водород в количестве, равном массе Земли.

В результате термоядерного синтеза высвобождается большое количество энергии в виде фотонов — безмассовых частиц, которые существуют, только двигаясь со скоростью света. За время своей жизни фотон миллионы раз испускается и поглощается молекулами газа.

Интересный факт: чтобы от ядра Солнца добраться до поверхности, фотону потребуется 200 тысяч лет.

Сколько идет свет от Солнца до Земли

Чтобы рассчитать время, за которое луч света доходит до Земли, нужно знать расстояние между нашей планетой и светилом, а также скорость света. Первые попытки вычислить путь, которые ежедневно преодолевает бесконечное количество фотонов, были сделаны в конце XVII в. Учеными того времени была получена цифра — 139 млн км, но она была неточной.

Позже были произведены более точные расчеты, по которым расстояние от Солнца до Земли равно 150 млн км. Хоть эта величина принята за константу и называется астрономической единицей, но наша планета движется по вытянутой эллиптической орбите, поэтому расстояние между двумя небесными телами изменяется. В январе оно сокращается до 147 млн км (перигелий), а в июле километраж максимальный — 152 млн км (афелий).

Время, необходимое на преодоление солнечными лучами расстояния до Земли на разных отрезках орбиты нашей планеты, приведено в нижеследующей таблице:

Таким образом, в любое время года солнечный свет достигает Земли за 8 минут и 3-25 секунд. Если бы вдруг Солнце погасло, то земляне узнали бы это, спустя указанное время.

Интересно: солнечное излучение способно проникать вглубь океана на 85 метров, а проходя через различные вещества, оно может замедляться или преломляться, фокусируясь в одной точке.

За какое время свет достигает Земли от других объектов

Для определения расстояния между различными объектами в космосе в астрономии используется такая величина, как световой год. Этот показатель равен пути, который проходит свет в космическом пространстве за стандартный земной год. В количественном измерении световой год составляет 9 460 730 472 580 800 м или больше 63 тыс. астрономических единиц.

Время, за которое фотоны солнечного света будут лететь до следующих объектов во вселенной, будет равно:

• для самой дальней от Солнца планеты Плутона фотоны — 5 часов;
• для самой дальней точки нашей системы, облака астероидов и обломков Оорта — целых 1,5 года;
• для ближайшей к Земле яркой звезды Проксима Центавра — 4 года.

Расстояние между Луной и Землей свет преодолеет за 1,2 секунды, с такой же скоростью распространяются и радиоволны. Это создает трудности в управлении космическими аппаратами (например, «Луноходом»), поскольку сигнал приходит и уходит с задержкой.

Свет распространяется не мгновенно. Это является причиной того, что многие космические явления можно наблюдать с большой задержкой. Так, яркая Полярная звезда расположена от Земли на удалении в 400 световых лет. Ее лучи, которые можно наблюдать сейчас, были посланы еще во времена Колумба.

Источник

Как долго солнечный свет добирается к Земле?

Кажется странным, потому что все думают, что Солнце просто светит и все происходит как бы мгновенно. Солнечные лучи перемещаются к нам на световой скорости и движутся в вакуумной среде. Если коротко, то на весь путь уходит 8 минут и 20 секунд. Да, ирония в том, что если наша звезда куда-то внезапно денется, то до нас дойдет только через 8 минут.

Понимание скорости света важно в астрономии, поэтому обратимся к математике. Расстояние от Земли к Солнцу составляет 150 миллионов км, а скорость движения света – 300000 км/с. Делим и получаем указанное время. Но это среднее число.

Давайте вспомним также, что наша планета вращается по эллиптическому орбитальному пути и удаленность меняется на 147-152 миллионов км. Тогда при максимальном сближении скорость составит 490 секунд, а на удаленности – 507 секунд. Но дальше еще интереснее.

Расстояние от Солнца до Земли в перигелии и Афелии

Внутри солнечного ядра происходит слияние, что приводит к формированию фотонов. Все начинается в виде гамма-лучей, которые множество раз поглощаются звездой, путешествуют внутри нее и лишь потом прорываются к поверхности. Но удивительнее всего то, что фактически свет, который доходит к вам, был создан десятки тысяч лет назад! Ему удалось вырваться и за 8 минут наконец-то добраться к вам.

Да, когда вы смотрите в пространство, то буквально повсюду видите следы прошлого. Отраженный лунный свет движется к нам секунду. А вот у Альфа Центавры уходит больше 4 лет. А теперь вспомните о звездах в других галактиках, которые тратят миллионы лет, чтобы мы просто увидели их прекрасное свечение.

Давайте посмотрим с другой стороны. Если есть разумные пришельцы, которые сейчас рассматривают нашу планету, то они увидят лишь динозавров. Вот почему скорость света важна для ученых и космологов.

Источник

Сколько свет идет от Солнца до Земли?

Верные расчёты стали достоянием общественности в 1975 году, когда установили точную скорость света в вакууме. 299 792 458 м/с – немало важная величина, чтобы определить, сколько свет идёт от Солнца до Земли.

Блуждающий путь

Тепло и энергия на нашей планете образуется в результате термоядерной реакции внутри солнечного ядра. Здесь при температуре в 15 млн градусов по Цельсию водород преобразуется в атомы гелия, что приводит к ядерному излучению. Оно достигает поверхности Солнца в форме фотонов или рентгеновских лучей. Блуждая зигзагообразно в радиационной зоне огненного шара, им необходимо 200 000 лет, чтобы освободиться от пут горячей звезды. Наконец попав в космос, фотоны попадают на Землю в среднем за 8 минут 17 секунд в виде солнечных лучей. Для них это всего лишь миг, для нас целая вечность.

Впечатляющий интервал

Ещё в Древней Греции задумались, какая дистанция отделяет земную поверхность от Солнца. Впервые при помощи геометрических вычислений в конце 17 века была получена цифра 139 млн километров, с погрешностью в 11 миллионов. Сейчас расстояние равняется 150 млн км. Но оно непостоянно. Вокруг солнечного шара наша планета движется по вытянутой орбите. 152 млн км, самый большой промежуток, зафиксированный в июле (афелий) и самый маленький 147 млн км (перигей) в январе.

От звезды до земного шара

Очевидно что, вычислить, сколько свет идёт от Солнца до Земли можно, если их расстояние разделить на скорость света: 150 000 000 : 299 792 458 = 497 секунд или 8 минут 17 секунд (в перигелии 8,3 с, а афелии 8,25 с).

Раскалённый шар

Учёные выяснили, что через несколько миллиардов лет огненная сфера разогреется настолько, что наша планета прекратит существование. Каждые 1 000 000 тысяч лет Солнце становится ярче на 10%. Обладая колоссальной энергией, оно раздуется и своей массой сначала притянет земную твердь, потом полностью её уничтожит.

Источник

За какое время луч Солнца достигает Земли?

Известно, что самой высокой скоростью во Вселенной обладает свет — 300000 км/сек. Луч света преодолевает расстояние от Солнца до Земли (на минутку это 149 млн км) за 8 минут, что говорить — настоящий спринтер. Вообще если говорить о Солнце, то его мощности хватает чтобы обеспечить энергией огромное пространство диаметром 15000-20000 млн км. Сила! Мощь!

Каждую секунду Солнце генерирует 200 триллионов триллионов ватт энергии (если что это 26 нулей после двойки) при этом теряя 4 миллиона тонн своей массы.

Чтобы покинуть светило, энергия трансформируется в разные формы, а само путешествие от ядра до поверхности может занять десятки тысяч лет ! Собственно начинается все с того что в солнечном ядре под действием реакции ядерного синтеза водород преобразуется в гелий, выделяя при этом колоссальное количество энергии. В плотном и раскаленном ядре температура превышает 15 млн градусов Цельсия.

В результате образуются образуются фотоны — пакеты электромагнитной радиации, по сути это те же фотоны которые дают нам свет, но только многократно мощнее. Из-за высокого уровня энергии длина волны имеет меньшую длину в диапазоне чем видимый свет. Поэтому они покидают ядро в виде самой мощной во Вселенной энергетической формы радиации — гамма-лучи. Гамма-лучи сразу же поглощаются солнечной материей, но через мгновение снова излучаются. В течение долгого времени фотоны проторяют себе дорогу из ядра во внешние слои и попадают в слой названный «радиоактивной зоной» (зона лучистого переноса). Этот слой уже не такой плотный как ядро, поэтому реакция ядерного синтеза здесь уже не происходит.

Постепенно лучи превращаются в рентгеновские лучи и ультрафиолетовую радиацию. В верхних слоях плотность и температура падает и радиация становится не самым лучшим способом передачи энергии. Здесь энергию поглощают огромные массы водорода, чтобы . правильно, снова ее излучать. Нагретые массы поднимаются к поверхности в участки с меньшей плотностью, а холодные проваливаются образуя непрерывную циркуляцию и вынося энергию наружу.

На последнем этапе эстафету принимает фотосфера — видимая поверхность Солнца. В верхней части конвективный зоны газ остывает настолько, что становится прозрачным для фотонов. За счет того что у фотонов стало меньше энергии, они начинают взрываться в виде ультрафиолетового света и инфракрасной радиации.

Ну а дальше, 8 минутное путешествие до Земли)

Источник

За какое всё-таки время свет достигает Земли от центра Солнца (с анимацией)

Примечание: анимация в конце статьи. Там всё понятно.

В Космосе видимый свет движется с постоянной скоростью 300 000 км/с. Значит на преодоление расстояния от поверхности Солнца до Земли фотонам потребуется всего лишь 8 минут 20 секунд. Казалось бы, немного. Только этим фотонам нужно еще добраться до поверхности звезды, так как рождаются они в самих недрах светила.

В ядре Солнца происходит непрерывная термоядерная реакция в результате синтеза атомов водорода с образованием атомов гелия и выделением энергии в виде фотонов.

Само ядро представляет собой термоядерный реактор, радиус которого равен 170 тысячам километров. А это четверть радиуса Солнца. Образовавшиеся в ядре фотоны изначально обладают высокой энергией в диапазоне гамма-излучения.

Покидая реактор, фотоны попадают сначала в зону лучистого переноса, а затем в конвективную зону Солнца. Но, чтобы достигнуть поверхности звезды, фотонам приходится сталкиваться с препятствиями.

В Солнце громадное количество нуклонов (протонов и нейтронов). Фотон, подобно пуле, ударяясь о нуклоны, мгновенно рикошетит, меняя свое направление. Тем самым фотоны, рождаясь, непроизвольно становятся участниками игры в «Пинбол».

При этом, при соударении фотоны отдают часть свой энергии частицам, из-за чего волна фотона постепенно удлиняется. Так фотоны со временем переходят в рентгеновское излучение, затем в ультрафиолет, а после, в видимое излучение или свет.

Сколько раз фотоны будут налетать на частицы, прежде чем наконец-то выберутся из солнечной ловушки?

Здесь возникает проблема Случайного блуждания . Ответ можно найти в самой формуле Случайного блуждания, где расстояние равно произведению длины шага на квадратный корень суммарного количества шагов.

Пример, представим, что слепой Петя решит самостоятельно добраться от дома до магазина, который полностью окружает дом на расстоянии 1 км. Длина шага равна 1 метру. Петя будет двигаться со скоростью 1 м/с. Из формулы Случайного блуждания получится, что Петя доберётся до магазина только через 11 дней, сделав миллион шагов.

Теперь возвращаемся в лабиринт светила. Нам известна масса Солнца. Значит мы можем определить примерное количество нуклонов. Химический состав светила: 75% водорода и 25% гелия. То есть приблизительным подсчётом, в Солнце содержится 1.2 * 10 в 57 степени нуклонов.

Если теоретически нуклоны равномерно распределить внутри звезды, то расстояние между ними или шаг составит 1 ангстрем (0.1 нанометра). Радиус Солнца равен 695 000 км. Из формулы Случайного блуждания получится, что фотон столкнётся с частицами 48 302 дециллиона раз.

Сколько времени понадобится фотону, чтобы выбраться из солнечного лабиринта?

Благодаря современному компьютерному моделированию точное время постепенно уточняется. В настоящее время компьютером подсчитано, что фотону потребуется 170 000 лет, чтобы проделать путь от недр Солнца до его поверхности. И только после этого, сквозь космическое пространство, он долетает до человеческой сетчатки глаза, через 8 минут 20 секунд.

Получается, что солнечный свет, который мы видим сегодня, прошёл весь путь ещё с того времени, когда появился только первый современный человек.

Источник