Траектория света 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

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

Каким образом светит Солнце

Мы принимаем Солнце как само собой разумеющееся, но каким образом оно светит? Что происходит внутри него? Как вы наверное знаете, Солнце это огромный шар из водорода и гелия.

На поверхности, температура около 6000 Кельвин, но, по мере погружения к ядру, температура и давление возрастают. К тому времени, как вы достигнете ядра, температура будет около 15 миллионов градусов Кельвина.

При таких температурах и давлении, начинается реакция термоядерного синтеза.

Внутри ядра, четыре атома водорода объединяются в ядро гелия. Этот процесс происходит бесконечное количество раз, каждую секунду.

Более 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий каждую секунду. Солнце преобразует массу водорода, эквивалентную массе Земли, каждые 70000 лет. Насколько вы знаете, время от светила до Земли, луч света достигает, за 8 минут, а вот излучение в виде Солнечных вспышек, доходит до Земли за гораздо большее время.

Путь света из ядра

В результате реакции термоядерного синтеза, высвобождается огромное количество энергии в виде фотонов. Эти фотоны испускаются и поглощаются молекулами газа. За время жизни фотона, этот процесс происходит миллионы раз.

Удивительно, но чтобы выбраться из центра, фотону требуется 200.000 лет, для достижения поверхности.

Свету требуются сотни тысяч лет, чтобы добраться от ядра к поверхности. Луч от Солнца до Земли долетает всего за 8 минут.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Как свет идет от Солнца до Земли

Эта огненная сфера слишком яркая для невооруженного глаза. Но если заглянуть в нее глубже, можно увидеть истинную природу Солнца. Этот гигантский шар из раскаленного газа — самый крупный объект солнечной системы. Солнце вырабатывает тепло и свет. Это источник энергии для жизни на Земле. Глубоко в недрах Солнца происходит постоянно ядерная реакция. Наша звезда опасна, но без нее нам не жить. Ни один из аспектов жизни не продолжился бы без Солнца.

Свет – одна из фундаментальных составляющих нашей вселенной, основополагающая часть всего сущего. Это явление не только самое важное, но и самое быстрое в космосе. Скорость света достигает 300000 км/с. Поскольку расстояние до Солнца около 150 млн. км, то свет достигает Земли примерно за 8 мин. Но эти 8 мин, всего лишь заключительный бросок в его путешествии. Пройдет около миллиона лет, прежде чем свет покинет внутреннюю суровую среду Солнца. А это значит, что свет, который люди видят на Земле сейчас, был произведен задолго до того, как человеческая цивилизация появилась.

Солнце имеет несколько слоев тяжелого газа толщиной в сотни тысяч километров. А в его центре находится ядро, рождающее солнечный свет. И рождает его одна из самых разрушительных реакций во вселенной – ядерный синтез (преобразование водорода в гелий). Если соединить два атома водорода, произойдет реакция и получится гелий. Звучит вроде просто, но это не так. На деле не просто соединить два атома, потому что два протона имеют одинаково положительный заряд и поэтому отталкиваются друг от друга. Протоны не любят приближаться друг к другу. Для их слияния требуется очень большая энергия, а это происходит очень редко. Соединение протонов задействует огромные объемы тепла и давления, которые производит гравитация.

Солнце содержит около 99,8% материи всей солнечной системы, и вся эта масса скрепляет слои Солнца с помощью мощнейшей гравитационной силы. Гравитация помогает атомам водорода соединиться и так происходит ядерный синтез. В этом ядерном реакторе атомы водорода соединяются «бесконечное» число раз в секунду. Некоторые столкновения настолько сильные, что атомы сливаются, выпуская энергию. Но что удивительно она невероятно слаба. Во время синтеза в энергию превращается менее 1% протонов, этого мало даже для двигателя автомобиля. И эту энергию рождает лишь синтез. Большинство протонов, сталкиваясь не синтезируются. Это позволяет Солнцу прожить еще 10 миллиардов лет.

Путь мельчайшей частицы света – фотона, начинается в раскаленном ядре Солнца. Зародившись в форме гамма-луча фотон, вылетает из солнечного ядра со скоростью света. Если бы для него не было препятствий, с такой скоростью он бы пробил поверхность Солнца за 2 секунды. Солнце настолько плотное, что для того чтобы пробиться сквозь его слои различного газа наружу, лучу требуется 100 тыс., если не миллионы лет. Покинув солнечное ядро, новорожденный фотон пробирается сквозь густой слой атомов водорода. Толщина этого слоя более 600 тыс. км. Фотону потребуется 100 лет, чтобы преодолеть его. После этого начинается прорыв через плазму Солнца, которая тянется на 320 тыс. км. Она имеет электрический заряд, препятствующий продвижению фотонов. Ее частицы удерживают фотон на долю секунды, потом отпускают его и тот сталкивается с другими частицами плазмы. Все эти процессы длятся тысячи и даже миллионы лет, пока, наконец, фотон не вырывается наружу и не продолжает свой путь до Земли или других уголков вселенной.

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