Як далеко проходить світло за рік?

Всесвіт — надзвичайно велике місце. Коли астрономи заглядали все далі в космос протягом століть і глибше в минуле, вони зрозуміли, наскільки маленькими і незначними здаються наша планета і наш вид у порівнянні. У той же час триваючі дослідження електромагнетизму та далеких зірок змусили вчених зробити висновок, яка швидкість світла – і що це найшвидша швидкість, яку можна отримати.

Таким чином, астрономи почали використовувати відстань, яку проходить світло протягом одного року (він же світловий рік) для вимірювання відстаней у міжзоряному та міжгалактичному масштабах. Але яку відстань проходить світло за рік? В основному він рухається зі швидкістю 299 792 458 метрів на секунду (1080 мільйонів км/год; 671 мільйон миль на годину), що досягає приблизно 9 460,5 мільярда км (5 878,5 мільярда миль) на рік.

Швидкість світла:

Розрахунок швидкості світла був проблемою для вчених протягом багатьох століть. А до 17 століття існували розбіжності щодо того, чи була швидкість світла кінцевою, чи вона миттєво переміщалася з однієї точки в іншу. У 1676 році данський астроном Оле Ромер вирішив цю суперечку, коли його спостереження за видимим рухом супутника Юпітера в виявив, що швидкість світла кінцева.

Світло рухається на різних довжинах хвиль, представлених тут різними кольорами, які можна побачити в призмі. Авторство: NASA/ESA

За своїми спостереженнями відомий голландський астроном Крістіан Гюйгенс розрахував швидкість світла на рівні 220 000 км/с (136 701 миль/с). Протягом наступних двох століть швидкість світла все більше і більше вдосконалювалася, даючи оцінки, які коливались приблизно від 299 000 до 315 000 км/с (185 790 до 195 732 миль/с).

За цим послідував Джеймс Клерк Максвелл, який в 1865 році припустив, що світло є електромагнітною хвилею. У його теорії електромагнетизму швидкість світла була представлена ​​якc.А потім у 1905 році Альберт Ейнштейн запропонував свою теорію Спеціальна теорія відносності , який постулював, що швидкість світла (c) був постійним, незалежно від інерційної системи відліку спостерігача чи руху джерела світла.

До 1975 року, після століть точних вимірювань, швидкість світла у вакуумі була розрахована на рівні 299 792 458 метрів на секунду. Поточні дослідження також показали, що світло поширюється на різних довжинах хвиль і складається з субатомних частинок, відомих як фотони, які не мають маси і поводяться як частинки, так і хвилі.

Світловий рік:

Як уже зазначалося, швидкість світла (виражена в метрах на секунду) означає, що світло проходить відстань 9 460 528 000 000 км (або 5 878 499 817 000 миль) за один рік. Ця відстань відома як «світловий рік» і використовується для вимірювання об’єктів у Всесвіті, які знаходяться на значній відстані від нас.

Приклади об’єктів у нашому Всесвіті та масштаби їх відстаней, засновані на світловому році як стандартній мірі. Авторство: Боб Кінг.

Наприклад, найближча до Землі зірка (Проксима Центавра) знаходиться на відстані приблизно 4,22 світлових років. Центр галактики Чумацький Шлях знаходиться на відстані 26 000 світлових років від нас, а найближча велика галактика (Андромеда) знаходиться на відстані 2,5 мільйонів світлових років. На сьогоднішній день кандидатом у найвіддаленішу від Землі галактику є MACS0647-JD , який знаходиться приблизно в 13,3 мільярдів світлових років від Землі.

І Космічна мікрохвильова піч фону , реліктове випромінювання, яке, як вважають, залишилося від Великого вибуху, розташоване приблизно в 13,8 мільярдів світлових років від нас. Відкриття цього випромінювання не тільки підсилило Теорія Великого Вибуху y, але також дав астрономам точну оцінку віку Всесвіту. Звідси виникає ще один важливий момент щодо вимірювання космічних відстаней у світлових роках, а саме той факт, що простір і час переплетені.

Розумієте, коли ми бачимо світло, що йде від далекого об’єкта, ми насправді дивимось назад у часі. Коли ми бачимо світло від зірки, розташованої на відстані 400 світлових років від нас, ми насправді бачимо світло, яке випромінювало зірка 400 років тому. Отже, ми бачимо зірку такою, якою вона виглядала 400 років тому, а не такою, якою вона здається сьогодні. В результаті, дивлячись на об’єкти, що знаходяться на мільярдах світлових років від Землі, ми побачимо мільярди світлових років назад у часі.

Так, світло рухається з надзвичайно високою швидкістю. Але враховуючи величезний розмір і масштаб Всесвіту, все ще можуть знадобитися мільярди років від певних точок Всесвіту, щоб досягти нас тут, на Землі. Тому вченим так корисно знати, скільки часу потрібно світлу для подорожі за один рік. Це не тільки дає нам змогу усвідомити масштаб Всесвіту, але й накреслити процес космічної еволюції.

Ми написали багато статей про швидкість світла тут, у Universe Today. Ось Як далеко знаходиться світловий рік? , Що таке швидкість світла ?, Скільки всього в світловому році? , Як подорожує світло? , і Як далеко ви можете бачити у Всесвіті?

Хочете більше інформації про світлові роки? Ось стаття про світлових років для HowStuffWorks , і ось відповідь від PhysLink .

Ми також записали епізод Astronomy Cast на цю тему. Слухай сюди, Епізод 10: Вимірювання відстані у Всесвіті .

Джерела:

Як вимірюється відстань до зірок і що таке світловий рік?

Відстані між зірками настільки великі, що вимірювати їх кілометрами або милями – заняття з нескінченними нулями. Звичну систему вимірів застосовують для позначення відстаней в одній системі. Приміром називають, що мінімальна відстань від Землі до Марса – 55760000 кілометрів. Із зірками все складніше, і тут зазвичай використовують поняття світлового року і парсеки.

Астрономічна одиниця – прийнята в астрономії одиниця виміру об’єктів Сонячної системи і найближчих до неї об’єктів Всесвіту. Астрономічна одиниця дорівнює 149598100 км (+ – ~ 750 км), що приблизно дорівнює середній відстані Землі від Сонця. Сучасні спостереження зафіксували поступово збільшення значення на 15 см щорічно, що пояснюється, можливою втратою Сонцем маси, наслідки сонячного вітру.

Світловий рік – відстань, яку світло проходить за один рік, в метрах це 9 460 730 472 580 800. Насправді світло зірок, який ми бачимо в безхмарну ніч, йшов до нашої планети багато століть, а деякі з них взагалі більше не існують .

Парсек, він же «паралакс кутової секунди» – це відстань, з якої середній радіус орбіти Землі (перпендикулярний променю зору), видно під кутом в одну секунду кутову. Якщо зовсім просто, то парсек = 3,26 світловим рокам.

Цікаво те, що в науково-популярній і фантастичною літературі прийнято використовувати поняття світлового року, а парсек зазвичай користуються тільки в професійних працях і дослідженнях.

(Галактика UDFj-39546284 – найдальша від Землі галактика (13300000000 світлових років від Землі), на знімку, зробленим телескопом Хаббл виглядає, як червона крапка)

Найближча до нас зірка – це Альфа Центавра, яка знаходиться від Землі на відстані в 4,37 світлових років. А ось до самої віддаленої галактики (станом на грудень 2012 року) від Землі цілих 13300000000 світлових років !. Виходить, коли сонце цієї самої галактики (відомої під індексом UDFj-39546284) потухне, людство про це дізнається ще не скоро.

Як далеко проходить світло за рік?

Всесвіт — надзвичайно велике місце. Коли астрономи заглядали все далі в космос протягом століть і глибше в минуле, вони зрозуміли, наскільки маленькими і незначними здаються наша планета і наш вид у порівнянні. У той же час триваючі дослідження електромагнетизму та далеких зірок змусили вчених зробити висновок, яка швидкість світла – і що це найшвидша швидкість, яку можна отримати.

Таким чином, астрономи почали використовувати відстань, яку проходить світло протягом одного року (він же світловий рік) для вимірювання відстаней у міжзоряному та міжгалактичному масштабах. Але яку відстань проходить світло за рік? В основному він рухається зі швидкістю 299 792 458 метрів на секунду (1080 мільйонів км/год; 671 мільйон миль на годину), що досягає приблизно 9 460,5 мільярда км (5 878,5 мільярда миль) на рік.

Швидкість світла:

Розрахунок швидкості світла був проблемою для вчених протягом багатьох століть. А до 17 століття існували розбіжності щодо того, чи була швидкість світла кінцевою, чи вона миттєво переміщалася з однієї точки в іншу. У 1676 році данський астроном Оле Ромер вирішив цю суперечку, коли його спостереження за видимим рухом супутника Юпітера в виявив, що швидкість світла кінцева.

Світло рухається на різних довжинах хвиль, представлених тут різними кольорами, які можна побачити в призмі. Авторство: NASA/ESA

За своїми спостереженнями відомий голландський астроном Крістіан Гюйгенс розрахував швидкість світла на рівні 220 000 км/с (136 701 миль/с). Протягом наступних двох століть швидкість світла все більше і більше вдосконалювалася, даючи оцінки, які коливались приблизно від 299 000 до 315 000 км/с (185 790 до 195 732 миль/с).

За цим послідував Джеймс Клерк Максвелл, який в 1865 році припустив, що світло є електромагнітною хвилею. У його теорії електромагнетизму швидкість світла була представлена ​​якc.А потім у 1905 році Альберт Ейнштейн запропонував свою теорію Спеціальна теорія відносності , який постулював, що швидкість світла (c) був постійним, незалежно від інерційної системи відліку спостерігача чи руху джерела світла.

До 1975 року, після століть точних вимірювань, швидкість світла у вакуумі була розрахована на рівні 299 792 458 метрів на секунду. Поточні дослідження також показали, що світло поширюється на різних довжинах хвиль і складається з субатомних частинок, відомих як фотони, які не мають маси і поводяться як частинки, так і хвилі.

Світловий рік:

Як уже зазначалося, швидкість світла (виражена в метрах на секунду) означає, що світло проходить відстань 9 460 528 000 000 км (або 5 878 499 817 000 миль) за один рік. Ця відстань відома як «світловий рік» і використовується для вимірювання об’єктів у Всесвіті, які знаходяться на значній відстані від нас.

Приклади об’єктів у нашому Всесвіті та масштаби їх відстаней, засновані на світловому році як стандартній мірі. Авторство: Боб Кінг.

Наприклад, найближча до Землі зірка (Проксима Центавра) знаходиться на відстані приблизно 4,22 світлових років. Центр галактики Чумацький Шлях знаходиться на відстані 26 000 світлових років від нас, а найближча велика галактика (Андромеда) знаходиться на відстані 2,5 мільйонів світлових років. На сьогоднішній день кандидатом у найвіддаленішу від Землі галактику є MACS0647-JD , який знаходиться приблизно в 13,3 мільярдів світлових років від Землі.

І Космічна мікрохвильова піч фону , реліктове випромінювання, яке, як вважають, залишилося від Великого вибуху, розташоване приблизно в 13,8 мільярдів світлових років від нас. Відкриття цього випромінювання не тільки підсилило Теорія Великого Вибуху y, але також дав астрономам точну оцінку віку Всесвіту. Звідси виникає ще один важливий момент щодо вимірювання космічних відстаней у світлових роках, а саме той факт, що простір і час переплетені.

Розумієте, коли ми бачимо світло, що йде від далекого об’єкта, ми насправді дивимось назад у часі. Коли ми бачимо світло від зірки, розташованої на відстані 400 світлових років від нас, ми насправді бачимо світло, яке випромінювало зірка 400 років тому. Отже, ми бачимо зірку такою, якою вона виглядала 400 років тому, а не такою, якою вона здається сьогодні. В результаті, дивлячись на об’єкти, що знаходяться на мільярдах світлових років від Землі, ми побачимо мільярди світлових років назад у часі.

Так, світло рухається з надзвичайно високою швидкістю. Але враховуючи величезний розмір і масштаб Всесвіту, все ще можуть знадобитися мільярди років від певних точок Всесвіту, щоб досягти нас тут, на Землі. Тому вченим так корисно знати, скільки часу потрібно світлу для подорожі за один рік. Це не тільки дає нам змогу усвідомити масштаб Всесвіту, але й накреслити процес космічної еволюції.

Ми написали багато статей про швидкість світла тут, у Universe Today. Ось Як далеко знаходиться світловий рік? , Що таке швидкість світла ?, Скільки всього в світловому році? , Як подорожує світло? , і Як далеко ви можете бачити у Всесвіті?

Хочете більше інформації про світлові роки? Ось стаття про світлових років для HowStuffWorks , і ось відповідь від PhysLink .

Ми також записали епізод Astronomy Cast на цю тему. Слухай сюди, Епізод 10: Вимірювання відстані у Всесвіті .

Джерела: