Kilometre cinsinden ışık yılı. Kilometre cinsinden ışık yılı

Bildiğiniz gibi, bilim adamları Güneş'ten gezegenlere ve gezegenler arasındaki mesafeleri ölçmek için astronomik bir birim geliştirdiler. Nedir ışık yılı?

Her şeyden önce, ışık yılının aynı zamanda astronomide benimsenen bir ölçü birimi olduğu, ancak zamanın değil ("yıl" kelimesinin anlamına bakılırsa göründüğü gibi), ancak mesafenin bir birimi olduğu unutulmamalıdır.

Bir ışık yılı neye eşittir?

Bilim adamları en yakın yıldızlara olan mesafeleri hesaplamayı başardıklarında, astronomik birimin yıldız dünyasında kullanımının uygun olmadığı ortaya çıktı. Yeni başlayanlar için Güneş'ten en yakın yıldıza olan mesafenin yaklaşık 4,5 ışıkyılı olduğunu söyleyelim. Bu, Güneşimizden gelen ışığın en yakın yıldıza (bu arada adı Proxima Centauri) ulaşmasının 4,5 yıl sürdüğü anlamına geliyor! Bu mesafe ne kadardır? Kimseyi matematikle sıkmayalım, ışık parçacıklarının bir saniyede 300.000 kilometre uçtuğunu belirtelim. Yani Ay'a fenerle sinyal gönderirseniz bir buçuk saniyeden daha kısa bir sürede bu ışık orada görülecektir. Işık Güneş'ten Dünya'ya 8,5 dakikada ulaşır. Peki ışık ışınları bir yılda ne kadar yol kat eder?

Hemen söyleyelim: bir ışık yılı yaklaşık 10 trilyon kilometredir(Bir trilyon, birin ardından on iki sıfır gelir). Daha doğrusu 9.460.730.472.581 kilometre. Astronomik birimlerle yeniden hesaplanırsa yaklaşık 67.000 olacaktır. Ve bu sadece en yakın yıldız için geçerlidir!

Yıldızlar ve galaksiler dünyasında astronomik birimin ölçümlere uygun olmadığı açıktır. Işık yılı hesaplamalarında işlem yapmak daha kolaydır.

Yıldız dünyasında uygulanabilirlik

Örneğin Dünya'dan gökyüzündeki en parlak yıldız olan Sirius'a olan mesafe 8 ışıkyılıdır. Ve Güneş'ten Kuzey Yıldızı'na olan mesafe yaklaşık 600 ışıkyılıdır. Yani bizden gelen ışık oraya 600 yılda ulaşıyor. Bu yaklaşık 40 milyon astronomik birime denk geliyor. Karşılaştırma için, Galaksimiz Samanyolu'nun boyutunun (çapının) yaklaşık 100.000 ışıkyılı olduğunu belirtiyoruz. En yakın komşumuz Andromeda Bulutsusu adı verilen sarmal galaksi, Dünya'dan 2,52 milyon ışık yılı uzaktadır. Bunu astronomik birimlerle belirtmek çok sakıncalıdır. Ancak Evrende bizden genellikle 15 milyar ışıkyılı uzaklıkta olan nesneler var. Böylece gözlemlenebilir Evrenin yarıçapı 13,77 milyar ışıkyılıdır. Ve bilindiği gibi Evrenin tamamı gözlemlenebilir kısmın ötesine uzanır.

Bu arada, gözlemlenebilir Evrenin çapı sandığınız gibi yarıçaptan 2 kat daha büyük değil. Mesele şu ki zamanla uzay genişliyor. 13,77 milyar yıl önce ışık yayan bu uzak nesneler bizden daha da uzağa uçtu. Bugün bizden 46,5 milyar ışık yılından daha uzaktalar. Bunun iki katı bize 93 milyar ışıkyılı verir. Bu, gözlemlenebilir Evrenin gerçek çapıdır. Yani uzayın gözlemlenen (ve aynı zamanda Metagalaksi olarak da adlandırılan) kısmının boyutu her geçen gün artıyor.

Bu mesafeleri kilometre veya astronomik birimlerle ölçmenin hiçbir anlamı yok. Dürüst olmak gerekirse ışık yılları buraya pek uymuyor. Ama hiçbir şey daha iyi insanlar henüz çözemedim. Sayılar o kadar büyük ki bunları yalnızca bir bilgisayar halledebilir.

Işık yılının tanımı ve özü

Böylece, ışık yılı (ışık yılı), kat edilen mesafeyi temsil eden zaman değil uzunluk birimidir güneş ışını yılda, yani 365 gün. Bu ölçü birimi netliği açısından oldukça uygundur. Belirli bir yıldıza elektromanyetik mesaj gönderirseniz ne kadar süre sonra yanıt bekleyebileceğiniz sorusunu yanıtlamanızı sağlar. Ve eğer bu süre çok uzunsa (örneğin bin yıl), o zaman bu tür eylemlerin bir anlamı yoktur.

Hangi yaşam tarzını sürdürürsek sürdürelim, ne yaparsak yapalım, öyle ya da böyle her gün bazı ölçü birimlerini kullanırız. Bir bardak su istiyoruz, kendi kahvaltımızı belirli bir sıcaklığa ısıtıyoruz, en yakın postaneye ne kadar yürümemiz gerektiğini görsel olarak tahmin ediyoruz, belirli bir saatte bir toplantı ayarlıyoruz vb. Tüm bu eylemler gerektirir

Sadece hesaplamalar değil, aynı zamanda çeşitli sayısal kategorilerin belirli bir ölçümü: mesafe, miktar, ağırlık, zaman ve diğerleri. bizim Gündelik Yaşam sayıları düzenli olarak kullanırız. Ve biz uzun zamandır bu sayılara, sanki bir tür enstrümana alışmışız gibi alıştık. Peki gündelik konfor alanımızın dışına çıkıp bize alışılmadık sayısal değerlerle karşılaştığımızda ne olur? Bu yazımızda Evrenin fantastik figürlerinden bahsedeceğiz.

Evrensel alanlar

Kozmik mesafelerdeki durum ise daha da şaşırtıcı. Komşu şehre ve hatta Moskova'dan New York'a kadar olan kilometrelerin tamamen farkındayız. Ancak yıldız kümelerinin ölçeği söz konusu olduğunda mesafeleri görselleştirmek zordur. Artık sözde ışık yılına ihtiyacımız olacak. Sonuçta, komşu yıldızlar arasındaki mesafeler bile son derece büyüktür ve bunları kilometre veya mil cinsinden ölçmek kesinlikle mantıksızdır. Ve burada mesele sadece ortaya çıkan devasa sayıları algılamanın zorluğu değil, aynı zamanda sıfırların sayısında da. Numarayı yazmak sorun oluyor. Örneğin en yakın yaklaşma döneminde Dünya'dan Mars'a olan mesafe 55,7 milyon kilometredir. Altı sıfırlı bir değer. Ancak Mars en yakın kozmik komşularımızdan biri! Güneş dışındaki en yakın yıldıza olan mesafe milyonlarca kat daha fazla olacaktır. Ve sonra, ister kilometre ister mil cinsinden ölçsek, gökbilimciler zamanlarının saatlerini sadece bu devasa büyüklükleri kaydetmek için harcamak zorunda kalacaklardı. Bir ışık yılı bu sorunu çözdü. Çözüm oldukça ustacaydı.

Bir ışık yılı neye eşittir?

Daha küçük birimlerin toplamı olan (milimetre, santimetre, metre, kilometre gibi) yeni bir ölçü birimi icat etmek yerine, mesafeyi zamana bağlamaya karar verildi. Aslında zamanın aynı zamanda olayları etkileyen fiziksel bir alan olması daha

Üstelik uzayla bağlantılı ve dönüştürülebilir olması Albert Einstein tarafından keşfedilmiş ve onun görelilik teorisiyle kanıtlanmıştır. Işığın hızı sabit hale geldi. Ve birim zaman başına bir ışık huzmesinin belirli bir mesafeyi geçmesi, yeni fiziksel mekansal nicelikler verdi: ışık saniyesi, ışık dakikası, ışık günü, ışık ayı, ışık yılı. Örneğin bir ışık demeti (uzayda - boşlukta) saniyede yaklaşık 300 bin kilometre yol kat eder. Bir ışık yılının yaklaşık olarak 9,46 * 10 15'e eşit olduğunu hesaplamak kolaydır. Böylece, Dünya'dan en yakın kozmik cisim olan Ay'a olan mesafe bir ışık saniyesinden biraz daha fazladır ve Güneş'e olan mesafe yaklaşık sekiz ışık dakikasıdır. Güneş sisteminin en dış cisimleri modern fikirler bir ışık yılı uzaklıktaki yörüngede. Bize en yakın yıldız, daha doğrusu çift yıldızlardan oluşan bir sistem olan Alpha ve Proxima Centauri o kadar uzakta ki, onlardan gelen ışık bile fırlatılmasından yalnızca dört yıl sonra teleskoplarımıza ulaşıyor. Ve bunlar hâlâ bize en yakın gök cisimleridir. Samanyolu'nun diğer ucundan gelen ışığın bize ulaşması yüz bin yıldan fazla zaman alıyor.

Yüzlerce yıl boyunca kendi gezegenlerini keşfeden insanlar, mesafe bölümlerini ölçmek için giderek daha fazla yeni sistem icat etti. Sonuç olarak, evrensel uzunluk birimi olarak bir metrenin dikkate alınmasına ve uzun mesafenin kilometre cinsinden ölçülmesine karar verildi.

Ancak yirminci yüzyılın gelişi insanlığın karşı karşıya kaldığı bir durumdu. yeni sorun. İnsanlar uzayı dikkatlice incelemeye başladılar - ve Evrenin genişliğinin o kadar geniş olduğu ve kilometrelerin buraya uygun olmadığı ortaya çıktı. Geleneksel birimlerde hala Dünya'dan Ay'a veya Dünya'dan Mars'a olan mesafeyi ifade edebilirsiniz. Ancak gezegenimize en yakın yıldızın kaç kilometre uzakta olduğunu belirlemeye çalışırsanız, sayı hayal edilemeyecek sayıda ondalık basamakla "aşırı büyür".

1 ışık yılı neye eşittir?

Uzaydaki boşlukları keşfetmek için yeni bir ölçü birimine ihtiyaç duyulduğu açık bir şekilde ortaya çıktı ve bu, ışık yılı haline geldi. Işık bir saniyede 300.000 kilometre yol kat eder. Işık yılı - ışığın tam olarak bir yılda kat edeceği mesafedir ve daha tanıdık bir sayı sistemiyle çevirirsek bu mesafe 9.460.730.472.580,8 kilometreye eşittir. Kısa ve öz "bir ışık yılı" kullanmanın, bu devasa rakamı her seferinde hesaplamalarda kullanmaktan çok daha uygun olduğu açıktır.

Tüm yıldızlar arasında Proxima Centauri bize en yakın olanıdır; “sadece” 4,22 ışık yılı uzaktadır. Elbette kilometre cinsinden rakam hayal edilemeyecek kadar büyük olacak. Ancak her şey karşılaştırılarak öğrenilir - Andromeda adı verilen en yakın galaksinin Samanyolu'ndan 2,5 milyon ışıkyılı uzaklıkta olduğunu düşünürsek, yukarıda bahsedilen yıldız gerçekten çok yakın bir komşu gibi görünmeye başlar.

Bu arada, ışık yıllarını kullanmak bilim adamlarının Evrenin hangi köşelerinde akıllı yaşam aramanın anlamlı olduğunu ve radyo sinyalleri göndermenin nerede tamamen işe yaramaz olduğunu anlamalarına yardımcı oluyor. Sonuçta radyo sinyalinin hızı ışık hızına benzer; buna göre uzak bir galaksiye gönderilen selam, hedefine ancak milyonlarca yıl sonra ulaşacaktır. Daha yakın "komşulardan" (varsayımsal yanıt sinyalleri en azından bir kişinin yaşamı boyunca dünyevi cihazlara ulaşacak olan nesnelerden) bir yanıt beklemek daha mantıklı olacaktır.

1 ışık yılı kaç Dünya yılıdır?

Işık yılının bir zaman birimi olduğuna dair yaygın bir yanılgı vardır. Aslında bu doğru değil. Terimin dünya yıllarıyla hiçbir ilgisi yoktur, onlarla hiçbir şekilde ilişkili değildir ve yalnızca ışığın bir dünya yılında kat ettiği mesafeyi ifade eder.

22 Şubat 2017'de NASA, tek yıldız TRAPPIST-1'in çevresinde 7 ötegezegenin bulunduğunu bildirdi. Bunlardan üçü, gezegenin sıvı suya sahip olabileceği yıldızdan uzaklık aralığındadır ve su, yaşam için temel bir koşuldur. Ayrıca bu yıldız sisteminin Dünya'ya 40 ışıkyılı uzaklıkta yer aldığı da aktarılıyor.

Bu mesaj medyada büyük yankı uyandırdı; hatta bazıları insanlığın yakınlarda yeni yerleşim yerleri kurmaya bir adım uzakta olduğunu düşündü. nova ama bu doğru değil. Ancak 40 ışıkyılı çok fazla, çok fazla, çok fazla kilometre, yani korkunç derecede devasa bir mesafe!

Fizik dersinden üçüncü kaçış hızı bilinmektedir; bu, bir cismin güneş sisteminin ötesine geçmek için Dünya yüzeyinde sahip olması gereken hızdır. Bu hızın değeri 16,65 km/sn'dir. Geleneksel yörüngesel uzay aracı 7,9 km/sn hızla havalanır ve Dünya'nın yörüngesine girer. Prensip olarak, 16-20 km/sn'lik bir hız, modern dünyevi teknolojiler için oldukça erişilebilirdir, ancak artık yok!

İnsanlık henüz uzay gemilerini 20 km/sn'den daha hızlı hızlandırmayı öğrenemedi.

20 km/sn hızla uçan bir yıldız gemisinin 40 ışık yılı mesafeyi kat ederek TRAPPIST-1 yıldızına ulaşmasının kaç yıl süreceğini hesaplayalım.
Bir ışık yılı, bir ışık ışınının boşlukta kat ettiği mesafedir ve ışığın hızı yaklaşık 300 bin km/sn'dir.

İnsan yapımı bir uzay gemisi saniyede 20 km hızla, yani ışık hızından 15.000 kat daha yavaş uçmaktadır. Böyle bir gemi 40*15000=600000 yıl kadar bir sürede 40 ışık yılını kapsayacaktır!

Bir Dünya gemisi (mevcut teknoloji seviyesinde) TRAPPIST-1 yıldızına yaklaşık 600 bin yıl içinde ulaşacak! Homo sapiens Dünya'da (bilim adamlarına göre) yalnızca 35-40 bin yıldır var, ama burada 600 bin yıla kadar var!

Yakın gelecekte teknoloji insanların TRAPPIST-1 yıldızına ulaşmasına izin vermeyecek. Dünya gerçekliğinde bulunmayan gelecek vaat eden motorların (iyon, foton, kozmik yelkenler vb.) bile gemiyi 10.000 km/sn hıza çıkarabileceği tahmin ediliyor, bu da TRAPPIST'e uçuş süresinin kısalması anlamına geliyor. -1 sistemi 120 yıla indirilecek. Bu, askıya alınmış animasyon kullanılarak veya birkaç nesil göçmen için uçuş için az çok kabul edilebilir bir zamandır, ancak bugün tüm bu motorlar harika.

En yakın yıldızlar bile insanlardan hâlâ çok uzakta, Galaksimizin veya diğer galaksilerin yıldızlarından bahsetmeye bile gerek yok.

Samanyolu galaksimizin çapı yaklaşık 100 bin ışık yılıdır, yani modern bir Dünya gemisinin bir uçtan diğer uca yolculuğu 1,5 milyar yıl olacaktır! Bilim, Dünyamızın 4,5 milyar yaşında olduğunu, çok hücreli yaşamın ise yaklaşık 2 milyar yaşında olduğunu öne sürüyor. Bize en yakın galaksi olan Andromeda Bulutsusu'na olan mesafe - Dünya'dan 2,5 milyon ışıkyılı - ne kadar korkunç mesafeler!

Gördüğünüz gibi, yaşayan tüm insanlar arasında hiç kimse, başka bir yıldızın yakınındaki bir gezegenin dünyasına ayak basamayacak.

Elbette bazı bilim kurgu aksiyon filmlerinde "Tatooine'e yirmi" diye bir ifade duymuştum. ışık yılları", birçoğu meşru sorular sordu. Bunlardan bazılarına değineceğim:

Bir yıl bir zaman değil mi?

O zaman ne ışık yılı?

Kaç kilometre?

Üstesinden gelmek ne kadar sürer ışık yılı uzay gemisiİle Toprak?

Bugünkü makalemi bu ölçü biriminin anlamını açıklamaya, onu her zamanki kilometrelerimizle karşılaştırmaya ve çalıştığı ölçeği göstermeye ayırmaya karar verdim. Evren.

Sanal yarışçı.

Bir kişinin tüm kuralları ihlal ederek otoyolda 250 km/saat hızla koştuğunu hayal edelim. İki saatte 500 km, dört saatte ise 1000 km kat edecek. Tabii bu sırada kaza yapmadığı sürece...

Görünüşe göre bu hız! Ama bütünü dolaşmak için Toprak(≈ 40.000 km), yarışçımızın 40 kat daha fazla zamana ihtiyacı olacak. Ve bu zaten 4 x 40 = 160 saattir. Veya neredeyse bir hafta boyunca sürekli sürüş!

Ancak sonuçta 40.000.000 metre yol kat ettiğini söyleyemeyiz. Çünkü tembellik bizi her zaman daha kısa alternatif ölçü birimleri icat etmeye ve kullanmaya zorlamıştır.

Sınırla.

İtibaren okul kursu fizikçiler, herkes bilmeli ki dünyanın en hızlı sürücüsü Evren- ışık. Bir saniyede yaklaşık 300.000 km'lik bir mesafe kat eden ışın, böylece 0,134 saniyede dünyanın çevresini dolaşacaktır. Bu, sanal yarış aracımızdan 4.298.507 kat daha hızlı!

İtibaren Toprakönce Ayışık ortalama 1,25 saniyeye kadar ulaşır Güneşışını 8 dakikadan biraz daha fazla bir sürede ulaşacak.

Devasa, değil mi? Ancak ışık hızından daha büyük hızların varlığı henüz kanıtlanamamıştır. Bu yüzden bilim dünyası kozmik ölçekleri bir radyo dalgasının (özellikle ışıktır) belirli zaman aralıklarında ilerlediği birimlerle ölçmenin mantıklı olacağına karar verdi.

Mesafeler.

Böylece, ışık yılı- bir ışık ışınının bir yılda kat ettiği mesafeden daha fazla bir şey değil. Yıldızlararası ölçeklerde bundan daha küçük uzaklık birimlerinin kullanılması pek mantıklı değildir. Ve yine de oradalar. İşte bunların yaklaşık değerleri:

1 ışık saniyesi ≈ 300.000 km;

1 ışık dakikası ≈ 18.000.000 km;

1 ışık saati ≈ 1.080.000.000 km;

1 ışık günü ≈ 26.000.000.000 km;

1 ışık haftası ≈ 181.000.000.000 km;

1 ışık ayı ≈ 790.000.000.000 km.

Şimdi sayıların nereden geldiğini anlamanız için birin neye eşit olduğunu hesaplayalım. ışık yılı.

Bir yılda 365 gün, bir günde 24 saat, bir saatte 60 dakika ve bir dakikada 60 saniye vardır. Yani bir yıl 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 saniyeden oluşur. Işık bir saniyede 300.000 km yol kat eder. Dolayısıyla bir yılda onun ışını 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km yol kat edecektir.

Bu sayı şu şekilde okunur: DOKUZ TRİLYON, DÖRTYÜZALTMIŞ MİLYAR VE SEKİZYÜZ MİLYON kilometre.

Kesinlikle, Kesin değer ışık yılları hesapladığımızdan biraz farklı. Ancak popüler bilim makalelerinde yıldızlara olan mesafeleri tanımlarken, prensip olarak en yüksek doğruluk gerekli değildir ve yüz veya iki milyon kilometre burada özel bir rol oynamayacaktır.

Şimdi düşünce deneylerimize devam edelim...

Ölçek.

Diyelim ki modern uzay gemisi yapraklar Güneş Sistemi üçüncüden kaçış hızı(≈ 16,7 km/s). Birinci ışık yılı 18.000 yıl içinde bunun üstesinden gelecektir!

4,36 ışık yılları bize en yakın olana Yıldız sistemi (alpha Centauri, baştaki görsele bakın) yaklaşık 78 bin yılda aşılacak!

Bizim Samanyolu Galaksisiçapı yaklaşık 100.000 ışık yılları 1 milyar 780 milyon yıl sonra geçecek.