За сколько времени свет от солнца достигает планеты

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

Как долго свет идет до Земли?

Сколько времени необходимо солнечному свету, чтобы достигнуть Земли? Очевидно, что солнечный свет распространяется со скоростью света. Фотонам, испускаемым с поверхности Солнца необходимо некоторое время, чтобы пройти сквозь космический вакуум и достичь наших глаз. В среднем солнечный свет проходит расстояние от Солнца до Земли за 8 минут и 20 секунд. Если бы Солнце вдруг внезапно исчезло из нашей Вселенной, то у вас было бы чуть больше 8 минут, прежде чем вы заметили бы неладное.

Как же получаются эти 8 минут 20 секунд? Мы вращаемся вокруг Солнца на расстоянии около 150 миллионов километров. Свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду. Разделив одно на другое, получим 500 секунд, или 8 минут и 20 секунд. Полученное время является средним, поскольку Земля движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Наименьшее расстояние составляет 147 миллионов километров, а наибольшее — 152 миллиона километров. В ближайшей точке свет достигает Земли за 490 секунд, в то время как в наиболее удаленной точке свету необходимо 507 секунд.

Все становится гораздо интереснее, если рассмотреть путешествие фотонов внутри Солнца. Вы, наверное, знаете, что фотоны образуются в результате термоядерных реакций внутри ядра Солнца. Эти фотоны испускаются и поглощаются в лучистой зоне звезды бесчисленное количество раз, прежде чем они, наконец, достигнут поверхности. В конечном счете, фотоны, которые попадают вам в глаза, на самом деле были созданы десятки тысяч лет назад. Так что дорога до Земли, занимающая чуть более 8 минут, является лишь мгновением в жизни фотона.

Из всего этого, становится понятно, что глядя в космос вы смотрите в прошлое. Свет с ближайшей к нам звезды Альфа Центавры идет к нам около 4 лет, поэтому глядя на эту звезду, мы на самом деле видим то, как она выглядела 4 года назад. А ведь есть галактики, располагающиеся в миллионах световых лет от нас. Если вдруг в одной из таких галактик есть цивилизация с высокоразвитыми технологиями, то они могут даже наблюдать динозавров, бродящих по поверхности нашей планеты.

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

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