Что такое световой год?
Астрономия, как и любая наука, имеет свою терминологию, которая кажется странной и непонятной для человека мало с ней знакомого. Что такое элонгация? А перигей? Пульсары и квазары — это одно и то же или нет? Один из вопросов, который очень часто задают заинтересовавшиеся астрономией люди, звучит так: что такое световой год?
В этом термине вроде оба слова понятны, а вместе создают путаницу. «Световой год» — это мера чего? Времени? Тогда неплохо бы узнать, сколько длится световой год? Другими словами, световой год это сколько наших обычных земных лет? С другой стороны, многие замечали, что термин этот применяется, когда речь идет о расстояниях до космических объектов. Например, «до центра Галактики — 30000 световых лет», или «до Сириуса — 8,6 световых лет». Встает вопрос, как можно расстояние измерять временем?
Попробуем ответить максимально просто.
Световой год — это мера расстояния
Первое, что нужно четко уяснить, — световой год это не мера времени, а мера расстояния в астрономии, такая же как метр или километр, миля или аршин в обычной жизни. Чтобы понять это, вспомните, как можно измерить расстояние, если нельзя это сделать напрямую, с помощью линейки или землемерного циркуля?
Как известно, расстояние, пройденное телом, равно скорости движения тела, умноженное на время движения (или s = v × t).
Теперь представьте, что вы пошли в магазин, до которого ровно три километра. И вы пошли со скоростью ровно 3 км/ч. Вопрос: за какое время вы дойдете до магазина? Очевидно, ровно за час! Поэтому можно сказать, что расстояние до магазина равно 3 км, а можно сказать, что оно равно 1 «человеческий час».
Но в «человеческих часах» расстояние никто не измеряет, потому что все мы ходим с разной скоростью. И даже один человек ходит по-разному: опаздывая на троллейбус, он почти бежит, а в парке неторопливо прогуливается. Значит, и время t, чтобы преодолеть расстояние до магазина, всегда будет разным.
Но что, если скорость движущегося тела будет всегда постоянна? Вне зависимости, куда, в каком направлении оно идет и при каких обстоятельствах проводятся измерения? Тогда, конечно, расстояние можно было бы измерять при помощи времени его перемещения, ведь в таком случае v в формуле постоянно и s зависит только от t.
Подождите, скажете вы, а разве есть такой объект, который движется всегда — всегда! — с постоянной скоростью?
Скорость света
Такой объект есть, и это свет! Как известно, скорость света в вакууме постоянна и равна 299 тысяч 792 километра и 458 метров в секунду или, округляя, 300000 км/с.
То есть за 1 секунду луч света проходит 300000 километров! Неплохо, правда? Если научиться каким-то образом измерять точное время, за которое свет преодолевает расстояние до объекта, то мы узнаем и расстояние до него!
Как это сделать? Ну, например, мы можем взять мощный лазер и посветить им в сторону Луны. Лазерный луч долетит до Луны, часть света отразится от ее поверхности и полетит в обратном направлении. В момент, когда он вернется на Землю и попадет в наши глаза, мы увидим на Луне световой зайчик. Если мы точно измерим промежуток времени между включением лазера и появлением на поверхности Луны зайчика, и умножим это время на скорость света, то мы узнаем расстояние, которое прошел лазер до Луны и обратно. Разделим это расстояние пополам и узнаем расстояние до Луны!
Лазерный луч, создающий в небе искусственную звезду для оценки состояния атмосферы. Скорость света этого луча постоянна! Но в атмосфере она несколько меньше, чем в вакууме. Фото: ESO
Примерно так астрономы в XX веке измерили многие расстояния в Солнечной системе. Например, они провели радиолокацию Венеры — послали в сторону планеты радиосигнал и дождались его возвращения назад. Радиоволны движутся со скоростью света, время возвращения ученые измерили очень тщательно и затем по формуле s = v × t посчитали расстояние между Землей и планетой Венера. Теперь мы знаем его с точностью в несколько метров.
Еще раз: почему вообще расстояние можно измерять при помощи света? Потому что скорость света в вакууме постоянна! (Тут надо бы добавить, в инерциальных системах отсчета, но не будем пока усложнять.) В отличие от скорости людей, автомобилей и ракет.
Чему равен 1 световой год?
Теперь вернемся к тому, с чего начали. Дадим определение: световой год — это расстояние, которое свет (двигаясь всегда — всегда! — с постоянной скоростью 300000 км/с) проходит ровно за один год!
Получается какое-то очень большое число, не правда ли? Если за секунду свет преодолевает 300 тысяч километров, то за минуту в 60 раз больше — 18 миллионов километров. Значит, за час он пройдет 1 миллиард 80 миллионов километров! (Вот мы и узнали, чему равен «световой час»! А заодно подсчитали скорость света в км/ч!)
1 световой год в километрах
Теперь, чтобы подсчитать, сколько километров в световом году, нам надо узнать, сколько в году часов. В сутках 24 часа, а в году 365,25 суток (каждый четвертый год — високосный). Следовательно, в году 24 × 365,25 = 8766 часов. (На самом деле чуть меньше, 8760 часов. Просто мы взяли грубое число суток в году.)
Итак, чтобы найти, чему равен 1 световой год в километрах, нам надо скорость света в км/ч умножить на количество часов в году. Получается 9461 миллиард километров. Итак, 1 световой год равен 9,46 триллионов километров!
Какое-то сумасшедшее число!
Если бы магазин находился на таком расстоянии от вашего дома, то, двигаясь с привычной скоростью 3 км/ч, вы шли бы до него 360 миллионов лет… Долго получается, не правда ли?
Лучше поехать на машине. Двигаясь со скоростью 100 км/ч, автомобиль преодолеет расстояние в световой год за 10 миллионов 800 тысяч лет. Тоже не вариант. Значит, нужен самолет! Обычный пассажирский самолет пролетит световой год «всего лишь» за 1 миллион лет.
Может быть, поможет ракета? Космонавты летают вокруг Земли со скоростью около 8 км/с или 28800 км/ч. Даже с такой скоростью им потребуется 37500 лет, чтобы добраться до магазина.
Сколько световых лет от Солнца до Земли?
Теперь давайте решим обратную задачу — посчитаем расстояние от Солнца до Земли в световых годах. Для этого расстояние от Солнца до Земли в километрах разделим на длину светового года. Среднее расстояние до Солнца (она же астрономическая единица) равно 150 миллиона км, световой год равен 9,46 триллиона км. Делим первой на второе, получаем 0,000016.
Итак, расстояние от Солнца до Земли равно 0,000016 световых лет. Или… 8 световых минут.
Сколько световых лет от Земли до Луны?
Луна находится гораздо ближе Солнца, среднее расстояние до нашего спутника 384000 км или чуть больше световой секунды. Сколько это в световых годах? Делим 384 тысячи км на длину светового года в км (все те же 9,46 триллиона км) и получаем число 0,000000041 световых лет. (Я мог ошибиться, пересчитайте, если не верите.)
Ясно, что расстояние до Луны измерять в световых годах глупо. Но тогда встает вопрос:
Зачем нужны световые годы?
Ответ прост: чтобы измерять расстояния за пределами Солнечной системы!
- Ближайшая звезда к Солнцу, Про́ксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года. То есть свету нужно путешествовать 4,2 года, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Проксимы.
- Большинство звезд, которые мы видим на небе ясной ночью, находятся от нас на расстоянии в десятки и сотни световых лет!
- Звезда Денеб в Летнем треугольнике находится от нас на расстоянии 2500 световых лет.
- До центра нашей галактики (она называется Млечный Путь) — 30000 световых лет.
- Диаметр Млечного Пути — 100000 световых лет.
- До ближайшей крупной спиральной галактики, Туманности Андромеды — 2,5 миллиона световых лет.
- От Земли до центра крупного скопления галактик в созвездии Девы — 65 миллионов световых лет.
- До ближайших квазаров — 3 миллиарда световых лет.
- Наконец, до края наблюдаемой Вселенной — почти 14 миллиардов световых лет.
Попробуйте-ка пересчитать эти расстояния на километры! Не хочется? Вот и астрономы не хотят считать.
PS. Что и говорить, на машине такие пространства не объедешь…
Источник
Световой год — это долго или далеко?🤔
Я уверен, многие слышали формулировку «световой год», когда рассказывается про космические дали. Что-то в духе: «Полярная звезда находится от нас на расстоянии 447 световых лет», или «До ближайшей звезды 4 световых года».
Из контекста понятно, что речь вроде бы о расстояниях, но причем тут тогда слово «год»?
Как мы теперь знаем, расстояния в космосе просто огромны и наши земные километры плохо справляются с тем, чтобы записи расстояний выглядели читаемыми. К примеру, до ближайшей к нам звездной системы 41 248 784 860 000 км. Не очень-то и удобно.
Вот тут вспоминается огромная скорость, с которой перемещается свет. Он за одну секунду способен преодолеть в вакууме 299 792 км.
А сколько свет преодолеет за один год? 9 460 730 472 581 км. Это число такое же огромное и не читаемое как расстояние до звёзд в километрах. Так заменим это число единичкой. 1 год нужен свету, чтобы преодолеть это расстояние. Вот и вышла мера длины — один световой год. И расстояние до ближайшей звездной системы теперь 4,36 световых года.
Световой год хотя и хорош, но не так часто употребляется в астрономии. Гораздо чаще можно услышать слово «парсек». Образовано оно от двух слов: пар аллакс и сек унда. Да уж. Опять астрономы мешают время с длиной.
Но, на самом деле, секунда здесь не как мера времени, а как доля углового градуса. Все видимые перемещения на небе измеряются углами.
Помимо того, что мы можем наблюдать перемещения по небу Солнца, Луны и планет, также, из-за перемещения точки наблюдения (Земля же вокруг Солнца оборачивается), в течение года можно наблюдать небольшое смещение звёзд. Это смещение называется годичным параллаксом. (Про параллакс и определение расстояний можно прочитать в статье «Космическая лестница, или как определяют расстояния до галактик» ) Чем звезда ближе, тем параллакс больше. И вот расстояние до объекта, который за 1 год смещается ровно на 1 угловую секунду назвали парсеком (пк).
Если выразить парсек в световых годах получим 3,26 св. года в одном парсеке. Или 30 856 775 810 000 км. И расстояние до ближайшей звездной системы — 1,33 пк.
И в заключении, чтобы попытаться представить огромную величину этих единиц, давайте преодолеем их известными нам видами транспорта.
Автомобиль со скоростью 90 км/ч преодолеет один световой год за 12 миллионов! лет. Истребитель Су-35 потратит меньше времени — всего 450 тысяч лет. Быстрее всех из созданных человеком аппаратов это расстояние преодолеет зонд «Вояджер» — за 17 400 лет.
Есть вопросы или дополнения? Прошу в комментарии =)
Ставьте лайк! И подписывайтесь на канал, чтобы чаще видеть астрономию в ленте!
Источник
Сколько длится галактический год и с чем это сравнить?
В астрономии используется множество понятий и величин, значение которых трудно осознать человеку, далекому от этой сферы. Мы привыкли к общепринятой системе летоисчисления, но сотни наших лет – это лишь мгновение в масштабе космического пространства. Что такое галактический год и сколько он длится по земным меркам?
Как движется Солнце в космическом пространстве?
Солнце является одной из многочисленных звезд нашей галактики, но единственной и главной звездой в Солнечной системе. Оно не статичное – постоянно находится в движении. Одним из видов перемещения Солнца является его вращение вокруг галактического центра.
Модель Млечного Пути
В галактике Млечный Путь имеется относительно небольшая область радиусом около 1000 парсеков (диаметр всей галактики примерно 30 000 парсеков). Она существенно отличается свойствами от всех остальных частей и является галактическим центром. Здесь безостановочно происходят различные процессы образования звезд. Также в центре располагается ядро, которое однажды положило начало Солнечной системе.
Что такое галактический год?
Солнце, а соответственно и вся Солнечная система вместе с Землей и остальными планетами, находится на расстоянии около 8 000 парсек от галактического центра. Млечный Путь имеет спиральную форму и состоит из нескольких рукавов. Наша система располагается в пределах рукава Ориона.
Орбита, по которой Солнце вращается вокруг центра галактики, имеет практически круглую форму. При этом оно движется со скоростью около 230 км/с. Один полный оборот Солнце совершает за 225-250 миллионов земных лет. Это и есть галактический год. Разумеется, данные показатели приблизительные, так как ученые не имеют возможности установить период обращения наверняка. Он зависит от скорости Солнца и расстояния до галактического центра.
Период обращения звезды ученые вывели при помощи законов физики и математики. Длительное время они наблюдали за звездным небом, замечали, как постепенно меняется положение небесных тел. На основе этих данных определили скорость Солнца и его орбиту.
Галактический год можно сравнить с годом на Земле и других планетах Солнечной системы. Например, мы привыкли, что год длится 365 дней – в течение этого времени Земля совершает один полный оборот вокруг Солнца и в соответствии с этим меняются времена года. Но каждая планета имеет свой период обращения:
- Меркурий – 87 суток;
- Венера – 225 суток;
- Марс – 687 суток;
- Юпитер – 12 лет и т.д.
Этот показатель зависит от длины орбиты. Точно так же и галактический год будет своим для каждой звезды Млечного Пути. Если принять за 1 галактический год 225 млн земных лет, то получится, что возраст Млечного Пути – 61 год, Солнца – 18,4 года, а первые люди появились 0,001 года назад.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Сколько длится галактический год и с чем это сравнить
Движение Солнечной системы вокруг центра галактики напоминает орбиту Земли вокруг Солнца. Но вместо того, чтобы вращаться вокруг звезды, Солнце вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, которая расположена в центре Млечного Пути. Этот массивный объект оказывает огромное гравитационное воздействие на звезды вблизи центра галактики, но удержать их на своих орбитах помогает масса всего материала нашей галактики.
Солнце движется по своей орбите со скоростью примерно 230 километров в секунду — этого достаточно, чтобы нашу звезду не поглотила черная дыра в центре галактики. Время полного оборота Солнца вокруг центра Млечного Пути называется галактическим годом. Для каждой из планет нашей системы год отличается из-за разной длины орбит. Точно так же различаются и галактические года для каждой звезды в Млечном Пути.
Для Солнца галактический год составляет 220-230 миллионов земных лет. Другими словами, если бы мы измеряли время по этим галактическим «часам», Земле было бы около 16 галактических лет, Солнце сформировалось бы около 20 лет назад, а Вселенной было бы всего примерно 60 лет.
Измерить период обращения Солнца вокруг центра Млечного Пути ученым удалось еще на заре астрономии. Это значение выводится из элементарных физических и математических законов, если имеются данные об изменении положения звезд на небе с течением времени. Астрономы могут видеть, как меняется положение звезд на небесной сфере с течением времени, ведь их точные координаты уже давно известны. Наблюдая небольшие изменения в этих положениях, можно определить орбиту нашей звезды и скорость ее движения. Из этого высчитывается значение галактического года.
Источник