Сколько время идет свет от солнца до земли решение

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

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

Сколько времени нужно Солнечному свету, чтобы достичь поверхность Земли

Расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 150 млн км. Скорость света в вакууме равна 300 тыс. км/с. Поделив одно на другое, мы получим 500 секунд или 8 минут и 20 секунд . То есть, если Солнце каким-то образом исчезнет посреди дня, то мы узнаем об этом только спустя те самые 500 секунд.

Однако, природа света, в частности Солнечного, куда интереснее, чем можно подумать. Фотоны — частицы света, производятся в термоядерных реакциях в Солнечном ядре. Образованные в ядре фотоны отскакивают от частиц Солнца несчетное количество раз прежде чем достигнут поверхности. Вполне возможно, что фотоны Солнца достигшие Земли были образованы десятки тысяч лет назад, то есть им потребовалось настолько много времени, чтобы покинуть пределы Солнца.

Когда мы смотрим в космос, то на самом деле мы смотрим в прошлое. Свет отраженный Луной достигает Землю за одну секунду . Когда мы смотрим на Солнце, естественно через темное стекло, то мы смотрим на 500 секунд в прошлое. Когда мы разглядываем на ночном небе ближайшую к нам звезду Альфу Центавру, то мы видим свет более чем 4-х летней давности.

Галактики же располагаются в миллионах и миллиардах световых лет от нас. Допустим, если инопланетяне из других галактик имеют достаточно сильные телескопы, то посмотрев на Землю они могут увидеть там динозавров, а если смотреть из более далеких галактик, то возможно видят лишь газопылевой диск вращающийся вокруг молодого Солнца из которого впоследствии и образуется наша планета.

Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!

Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.

Источник

Сколько тысяч лет солнечный свет добирается до Земли?

Мы привыкли считать, что для того, чтобы увидеть что-то по-настоящему древнее, нужно ехать в палеонтологический музей. Но это ошибка! Просто выйдите на балкон и подставьте лицо солнцу. Солнечному лучу, коснувшемуся кончика вашего носа, ни много ни мало – 100 тысяч лет.

«Стоп! – скажете вы. – Какие сто тысяч лет? Ведь свет идёт от Солнца до Земли восемь минут!» Ну да, восемь минут – от поверхности Солнца. Но зарождается-то он не на поверхности.

Сразу сделаем оговорку. Ещё никто в недрах Солнца не был, и все наши познания о том, что происходит в недрах светила, опираются исключительно на математические расчёты, в крайнем случае – на компьютерные модели. Поэтому цифры, которые мы будем приводить в дальнейшем, в известной степени условны. Однако они неплохо подтверждаются многочисленными наблюдениями и экспериментами, и потому считаются вполне достоверными.

Итак, солнечный свет состоит из фотонов. Фотон – это квант (неделимая частица) электромагнитного излучения. Фотоны, которые мы видим и ощущаем в виде света и тепла, рождаются глубоко внутри солнечного ядра в результате постоянно идущих там многоступенчатых термоядерных реакций. Под воздействием огромного давления и температуры два ядра водорода «сливаются», в результате чего в итоге образуется ядро гелия, мелкие частицы (позитроны и нейтрино) и очень много энергии в виде тех самых фотонов (гамма-квантов). Каждую секунду в ядре Солнца «сжигается» 600 миллионов тонн водорода, вот откуда берётся его энергия!

Фотоны движутся со скоростью света. Поэтому сперва кажется, что фотон должен очень быстро «вылететь» из ядра Солнца в космос. Но дело в том, что вещество в ядре имеет чудовищную плотность, атомы вещества «упакованы» там невероятно тесно. Поэтому, не пролетев даже нескольких миллиметров, фотон сталкивается с атомом, поглощается им, а затем снова «переизлучается», но уже с более низкой энергией. И этот цикл повторяется невероятно большое количество раз!

Чтобы понять этот механизм «переизлучения», представьте себе длинный вагон метро или автобуса, до отказа набитый людьми. Не протолкнуться! А нам нужно из одного конца вагона в другой передать шоколадный торт. И вот мы протягиваем торт ближайшему пассажиру с просьбой – «Передайте, пожалуйста, дальше!». Он передаёт соседу, тот – ещё кому-нибудь. И при этом каждый пассажир тайком откусывает от торта ма-а-аленький кусочек. В итоге торт доберётся до другого конца вагона – но много ли от него останется?

Точно так же и фотон – очень медленно «перепрыгивая» от одного атома к другому, он постепенно теряет энергию.

Та часть Солнца, в которой происходит подобное явление, красиво называется «зоной лучистого переноса» или просто «лучистой зоной». Однако не подумайте, что внутри «лучистой зоны» невероятно светло – нет, если бы мы смогли оказаться там, то увидели бы нечто невероятно плотное, чудовищно горячее и. угольно-чёрное. Квантов видимого света в лучистой зоне практически нет! Путешествие фотона внутри лучистой зоны, по разным оценкам, может занимать от 80 тысяч до 1 миллиона (!) лет.

Однако плотность и температура вещества при движении от центра к поверхности Солнца постепенно падают, энергия фотона становится всё меньше – и наконец «лучистая зона» заканчивается. Начинается «зона конвекции».

Вспомните, как внутри стоящей на плите кастрюли горячая вода поднимается кверху, а остывшая опускается вниз, на дно. А ещё при этом образуются пузыри – вода кипит. Примерно то же самое происходит внутри Солнца – горячий газ движется от лучистой зоны к поверхности, перенося энергию вместе с собой. В зоне конвекции кванты энергии как бы «путешествуют» внутри атомов. Наконец, атом газа испускает энергию наружу, а сам «остывает». Остывший газ снова опускается от поверхности к лучистой зоне. При этом образуются огромной величины «пузыри» – супергранулы. Каждый такой «пузырёк» примерно в 3 раза больше нашей Земли! Ближе к поверхности супергранулы разбиваются на более мелкие «пузырьки» раскалённого газа – гранулы.

Потерявший огромное количество энергии фотон превращается в квант видимого нами света и в конце концов достигает так называемой фотосферы, то есть видимой поверхности Солнца. Здесь фотону уже ничто не мешает, наконец, вылететь в открытый космос и отправиться к Земле с той самой скоростью света. Оставшийся путь в 150 миллионов километров он проходит всего лишь за 8 минут!

Так что тот самый фотон, «кусочек» солнечного лучика, который в данный момент попал вам на кончик носа, родился в незапамятные времена, сто или даже двести тысяч лет назад, когда на Земле был ледниковый период, бродили мамонты, саблезубые тигры, шерстистые носороги и другие удивительные животные. Здорово, правда?

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