Las distancias cósmicas son difíciles de medir en metros y kilómetros ordinarios, por lo que los astrónomos utilizan otras unidades físicas en su trabajo. Uno de ellos se llama año luz.

Muchos fanáticos de la fantasía están muy familiarizados con este concepto, ya que aparece a menudo en películas y libros. Pero no todo el mundo sabe qué es un año luz, y algunos incluso piensan que es similar al habitual cálculo anual del tiempo.

¿Qué es un año luz?

En realidad, un año luz no es una unidad de tiempo, como podría suponerse, sino una unidad de longitud utilizada en astronomía. Se refiere a la distancia recorrida por la luz en un año.

Suele utilizarse en libros de texto de astronomía o ciencia ficción popular para determinar longitudes dentro del sistema solar. Para cálculos matemáticos más precisos o para medir distancias en el Universo, se toma como base otra unidad: .

La aparición del año luz en astronomía se asoció con el desarrollo de las ciencias estelares y la necesidad de utilizar parámetros comparables a la escala del espacio. El concepto se introdujo varios años después de la primera medición exitosa de la distancia entre el Sol y la estrella 61 Cygni en 1838.

Inicialmente, un año luz era la distancia recorrida por la luz en un año tropical, es decir, en un período de tiempo igual al ciclo completo de las estaciones. Sin embargo, a partir de 1984 se empezó a utilizar como base el año juliano (365,25 días), por lo que las mediciones se volvieron más precisas.

¿Cómo se determina la velocidad de la luz?

Para calcular un año luz, los investigadores primero tuvieron que determinar la velocidad de la luz. Los astrónomos alguna vez creyeron que la propagación de los rayos en el espacio era instantánea, pero en el siglo XVII esta conclusión comenzó a ser cuestionada.

Los primeros intentos de realizar cálculos los realizó Galileo Gallilei, quien decidió calcular el tiempo que tarda la luz en recorrer 8 km. Su investigación no tuvo éxito. James Bradley logró calcular el valor aproximado en 1728, quien determinó la velocidad en 301 mil km/s.

¿Cuál es la velocidad de la luz?

A pesar de que Bradley hizo cálculos bastante precisos, solo pudieron determinar la velocidad exacta en el siglo XX, utilizando tecnologías láser modernas. Equipos avanzados permitieron realizar cálculos corregidos por el índice de refracción de los rayos, dando como resultado que este valor sea de 299.792,458 kilómetros por segundo.

Los astrónomos siguen trabajando con estas cifras hasta el día de hoy. Posteriormente, cálculos simples ayudaron a determinar con precisión el tiempo que necesitaban los rayos para recorrer la órbita del globo sin la influencia de campos gravitacionales sobre ellos.

Aunque la velocidad de la luz no es comparable a las distancias terrestres, su uso en los cálculos se explica por el hecho de que la gente está acostumbrada a pensar en categorías "terrenales".

¿A qué equivale un año luz?

Si tenemos en cuenta que un segundo luz equivale a 299.792.458 metros, es fácil calcular que la luz recorre 17.987.547.480 metros en un minuto. Por regla general, los astrofísicos utilizan estos datos para medir distancias dentro de los sistemas planetarios.

Para estudiar los cuerpos celestes a escala del Universo, es mucho más conveniente tomar como base un año luz, que equivale a 9,460 billones de kilómetros o 0,306 pársecs. La observación de los cuerpos cósmicos es el único caso en el que una persona puede ver el pasado con sus propios ojos.

Se necesitan muchos años para que la luz emitida por una estrella distante llegue a la Tierra. Por esta razón, cuando se observan objetos cósmicos, no se los ve como son en ese momento, sino como eran en el momento de la emisión de luz.

Ejemplos de distancias en años luz.

Gracias a la capacidad de calcular la velocidad del movimiento de los rayos, los astrónomos pudieron calcular la distancia en años luz a muchos cuerpos celestes. Así, la distancia de nuestro planeta a la Luna es de 1,3 segundos luz, a Proxima Centauri - 4,2 años luz, a la nebulosa de Andrómeda - 2,5 millones de años luz.

La distancia entre el Sol y el centro de nuestra galaxia es de aproximadamente 26 mil años luz, y entre el Sol y el planeta Plutón, 5 horas luz.

El 22 de febrero de 2017, la NASA informó que se habían encontrado 7 exoplanetas alrededor de la estrella TRAPPIST-1. Tres de ellos se encuentran en el rango de distancias de la estrella en las que el planeta puede tener agua líquida, y el agua es una condición clave para la vida. También se informa que este sistema estelar se encuentra a una distancia de 40 años luz de la Tierra.

Este mensaje causó mucho ruido en los medios, algunos incluso pensaron que la humanidad estaba a un paso de construir nuevos asentamientos cerca de una nueva estrella, pero no es así. Pero 40 años luz es mucho, es MUCHO, son demasiados kilómetros, es decir, ¡es una distancia monstruosamente colosal!

En un curso de física se conoce la tercera velocidad de escape: es la velocidad que debe tener un cuerpo en la superficie de la Tierra para poder ir más allá del sistema solar. El valor de esta velocidad es 16,65 km/seg. Las naves espaciales orbitales convencionales despegan a una velocidad de 7,9 km/s y orbitan la Tierra. En principio, una velocidad de 16-20 km/seg es bastante accesible para las modernas tecnologías terrestres, ¡pero nada más!

La humanidad aún no ha aprendido a acelerar las naves espaciales a más de 20 km/s.

Calculemos cuántos años tardará una nave espacial que vuela a una velocidad de 20 km/s en recorrer 40 años luz y llegar a la estrella TRAPPIST-1.
Un año luz es la distancia que recorre un rayo de luz en el vacío y la velocidad de la luz es de aproximadamente 300 mil km/s.

Una nave espacial construida por el hombre vuela a una velocidad de 20 km/s, es decir, 15.000 veces más lenta que la velocidad de la luz. ¡Un barco así recorrerá 40 años luz en un tiempo equivalente a 40*15000=600000 años!

¡Una nave terrestre (con el nivel actual de tecnología) llegará a la estrella TRAPPIST-1 en unos 600 mil años! El Homo sapiens existe en la Tierra (según los científicos) desde hace sólo 35-40 mil años, ¡pero aquí tiene hasta 600 mil años!

En un futuro próximo, la tecnología no permitirá que los humanos lleguen a la estrella TRAPPIST-1. Se estima que incluso motores prometedores (iones, fotones, velas cósmicas, etc.), que no existen en la realidad terrenal, pueden acelerar el barco a una velocidad de 10.000 km/s, lo que significa que el tiempo de vuelo hasta el TRAPPIST -1 sistema se reducirá a 120 años. Ya es una época más o menos aceptable para el vuelo con animación suspendida o para varias generaciones de inmigrantes, pero hoy todos estos motores son fantásticos.

Incluso las estrellas más cercanas están todavía demasiado lejos de los humanos, demasiado lejos, por no hablar de las estrellas de nuestra galaxia o de otras galaxias.

El diámetro de nuestra Vía Láctea es de aproximadamente 100 mil años luz, es decir, ¡el viaje de un extremo a otro para una nave terrestre moderna será de 1,5 mil millones de años! La ciencia sugiere que nuestra Tierra tiene 4.500 millones de años y la vida multicelular tiene aproximadamente 2.000 millones de años. La distancia a la galaxia más cercana a nosotros, la Nebulosa de Andrómeda, a 2,5 millones de años luz de la Tierra, ¡qué distancias tan monstruosas!

Como puede ver, de todas las personas vivas, nadie jamás pondrá un pie en la Tierra de un planeta cerca de otra estrella.

Seguramente, haber escuchado en alguna película de acción y ciencia ficción una expresión al estilo “veinte a Tatooine años luz", muchos hicieron preguntas legítimas. Mencionaré algunos de ellos:

¿No es un año un momento?

Entonces que es eso año luz?

¿Cuántos kilómetros son?

¿Cuánto tiempo llevará superarlo? año luz nave espacial con Tierra?

Decidí dedicar el artículo de hoy a explicar el significado de esta unidad de medida, comparándola con nuestros kilómetros habituales y demostrando la escala en la que opera. Universo.

Corredor virtual.

Imaginemos a una persona, violando todas las reglas, corriendo por una carretera a una velocidad de 250 km/h. En dos horas recorrerá 500 kilómetros, y en cuatro, hasta 1.000. A menos, por supuesto, que se estrelle en el proceso...

¡Parecería que esto es velocidad! Pero para dar la vuelta al mundo entero (≈ 40.000 km), nuestro corredor necesitará 40 veces más tiempo. Y esto ya es 4 x 40 = 160 horas. ¡O casi una semana entera de conducción continua!

Al final, sin embargo, no diremos que recorrió 40.000.000 de metros. Porque la pereza siempre nos ha obligado a inventar y utilizar unidades de medida alternativas más cortas.

Límite.

De un curso de física escolar, todos deberían saber que el ciclista más rápido del mundo Universo- luz. En un segundo, su rayo cubre una distancia de aproximadamente 300.000 km, por lo que dará la vuelta al mundo en 0,134 segundos. ¡Eso es 4.298.507 veces más rápido que nuestro corredor virtual!

De Tierra antes Luna la luz alcanza una duración media de 1,25 s, hasta Sol su haz llegará en poco más de 8 minutos.

Colosal, ¿no? Pero aún no se ha demostrado la existencia de velocidades superiores a la de la luz. Por lo tanto, el mundo científico decidió que sería lógico medir las escalas cósmicas en unidades en las que viaja una onda de radio (que es la luz, en particular) durante ciertos intervalos de tiempo.

Distancias.

De este modo, año luz- nada más que la distancia que recorre un rayo de luz en un año. En escalas interestelares, usar unidades de distancia más pequeñas que ésta no tiene mucho sentido. Y sin embargo están ahí. Aquí están sus valores aproximados:

1 segundo luz ≈ 300.000 km;

1 minuto luz ≈ 18.000.000 km;

1 hora luz ≈ 1.080.000.000 km;

1 día luz ≈ 26.000.000.000 km;

1 semana luz ≈ 181.000.000.000 km;

1 mes luz ≈ 790.000.000.000 km.

Ahora, para que entiendas de dónde vienen los números, calculemos a qué es igual uno año luz.

Un año tiene 365 días, un día 24 horas, una hora 60 minutos y un minuto 60 segundos. Así, un año consta de 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 segundos. En un segundo, la luz recorre 300.000 km. Por tanto, en un año su haz recorrerá una distancia de 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.

Este número se lee así: NUEVE TRILLONES CUATROCIENTOS SESENTA MIL MIL OCHOCIENTOS MILLONES kilómetros.

Por supuesto, el significado exacto. años luz ligeramente diferente de lo que calculamos. Pero al describir distancias a las estrellas en artículos de divulgación científica, en principio no se necesita la máxima precisión, y cien o dos millones de kilómetros no jugarán un papel especial aquí.

Ahora continuemos con nuestros experimentos mentales...

Escala.

Supongamos que moderno astronave hojas sistema solar con la tercera velocidad de escape (≈ 16,7 km/s). Primero año luz¡lo superará en 18.000 años!

4,36 años luz al sistema estelar más cercano a nosotros ( Alfa Centauri, ver imagen al principio) ¡se superará en unos 78 mil años!

Nuestro Via Láctea, con un diámetro de aproximadamente 100.000 años luz, lo cruzará en 1.000 millones 780 millones de años.

Y al grande más cercano a nosotros. galaxias, astronave Llegará sólo después de 36 mil millones de años...

Estas son las tartas. Pero en teoría, incluso Universo Surgió hace sólo 16 mil millones de años...

Y finalmente...

Uno puede empezar a maravillarse ante la escala cósmica incluso sin ir más allá. sistema solar, porque él mismo es muy grande. Esto lo demostraron muy bien y claramente, por ejemplo, los creadores del proyecto. Si la Luna fuerasolo 1 píxel (Si la Luna fuera solo un píxel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Con esto creo que finalizaré el artículo de hoy. Me complace recibir todas sus preguntas, comentarios y deseos en los comentarios a continuación.

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Año luz

Durante la exploración de su planeta, la gente necesitaba diversas medidas para medir distancias y segmentos. Inicialmente, las medidas de longitud eran inexactas porque los diferentes pueblos tenían sus propios métodos de medición. No fue hasta 1791 que los científicos de Francia introdujeron una medida que todavía se utiliza hoy en día: el metro (del griego, "medida").
Pero a principios del siglo XX, la gente empezó a centrar su atención en la exploración espacial. Y como el Universo tiene distancias increíbles, el sistema métrico ya existente resultó inadecuado para medir distancias tan grandes. Es posible medir en kilómetros la distancia de nuestro planeta a la Luna o a Marte, pero si se miden las distancias a otros planetas, o incluso a estrellas, el número contendrá una increíble cantidad de ceros.
Y luego los científicos decidieron introducir el término "años luz".

¿Cuántos años luz son eso?

En apenas un segundo, los fotones de luz recorren una distancia de 300 mil kilómetros. Un año luz es el número de kilómetros que recorre la luz en 12 meses. En kilómetros será - 9.460.730.472.580,8 kilómetros ≈ 9,46 1015.
Por supuesto, utilizar el término "años luz" es más conveniente que utilizar kilómetros enormes. Pero, por supuesto, hay valores aproximados:
1 segundo luz ≈ 300 mil kilómetros.
1 minuto luz ≈ 18 millones de kilómetros.
1 hora luz ≈ 1.080.000.000 kilómetros.
1 día luz ≈ 26.000.000.000 kilómetros.
1 semana luz ≈ 181.000.000.000 kilómetros.
1 mes luz ≈ 790.000.000.000 kilómetros.

¿Cuánto cuesta?

Supongamos que la nave espacial vuela a la tercera velocidad de escape (aproximadamente 16,8 kilómetros por segundo), luego en 18 mil años la nave volará un año luz. ¡Y la nave volará a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que tiene unos cien mil años luz de diámetro, en casi 2 mil millones de años!
La estrella más cercana al Sol es Próxima Centauri. Se encuentra a una distancia de unos cuatro años luz. Si lo calculas en kilómetros, la cifra resulta muy grande.
Pero si comparamos la distancia de Próxima Centauri a la galaxia más cercana, la Nebulosa de Andrómeda, la estrella resulta estar muy cerca, ya que Andrómeda se encuentra a dos millones y medio de años luz de la Vía Láctea. La nave espacial podrá llegar allí en 35 mil millones de años.

¿Para qué más sirven los años luz?

Usar años luz nos ayuda a comprender en qué parte del universo podemos intentar encontrar civilizaciones inteligentes. Así es como los científicos determinan dónde tiene sentido enviar señales de radio y dónde no.
Cómo funciona: la velocidad de la luz es igual a la velocidad de una señal de radio, y resulta que enviar mensajes a donde llegarán en miles, o incluso miles de millones de años, es completamente inútil. Tiene sentido buscar “vecinos” mediante una señal enviada que durará al menos una vida humana.

¿Cuántos años terrestres hay en años luz?

Es una creencia fundamentalmente incorrecta que este término mida el tiempo. Un año luz no tiene ninguna relación con el tiempo terrenal ni está interconectado con él. Denota sólo una medida de las distancias que recorre la luz en 1 año en la Tierra.

Escalas de distancia galáctica

Año luz ( Calle. GRAMO., ly) es una unidad de longitud extrasistema igual a la distancia recorrida por la luz en un año.

Más precisamente, según lo define la Unión Astronómica Internacional (IAU), un año luz es igual a la distancia que la luz recorre en el vacío, sin verse afectada por campos gravitacionales, en un año juliano (igual por definición a 365,25 días estándar de 86.400 segundos SI). , o 31.557.600 segundos). Es esta definición la que se recomienda su uso en la literatura de divulgación científica. En la literatura profesional, se suelen utilizar pársecs y múltiplos de unidades (kilo y megaparsecs) en lugar de años luz para expresar grandes distancias.

Anteriormente (antes de 1984), un año luz era la distancia recorrida por la luz en un año tropical, asignado a la época 1900.0. La nueva definición difiere de la antigua en aproximadamente un 0,002%. Dado que esta unidad de distancia no se utiliza para mediciones de alta precisión, no existe una diferencia práctica entre la definición antigua y la nueva.

Valores numéricos

Un año luz es igual a:

9.460.730.472.580.800 metros (aproximadamente 9,46 petámetros)
63.241,077 unidades astronómicas (AU)
0,306601 pársecs

Unidades relacionadas

Las siguientes unidades se utilizan con bastante poca frecuencia, normalmente sólo en publicaciones populares:

1 segundo luz = 299.792,458 km (exactos)
1 minuto luz ≈ 18 millones de km
1 hora luz ≈ 1079 millones de km
1 día luz ≈ 26 mil millones de km
1 semana luz ≈ 181 mil millones de km
1 mes luz ≈ 790 mil millones de km

Distancia en años luz

El año luz es conveniente para representar cualitativamente escalas de distancias en astronomía.

Escala	Valor (St. años)	Descripción
Segundos	4 10 −8	La distancia media hasta es de aproximadamente 380.000 km. Esto significa que un rayo de luz emitido desde la superficie tardará unos 1,3 segundos en llegar a la superficie de la Luna.
minutos	1.6·10-5	Una unidad astronómica equivale aproximadamente a 150 millones de kilómetros. Así, la luz llega a la Tierra en aproximadamente 500 segundos (8 minutos 20 segundos).
Mirar	0,0006	La distancia media al Sol es de aproximadamente 5 horas luz.
Mirar	0,0016	Los aparatos Pioneer y de la serie que vuelan más allá, aproximadamente 30 años después de su lanzamiento, se han desplazado a una distancia de unas cien unidades astronómicas del Sol y su tiempo de respuesta a las solicitudes de la Tierra es de aproximadamente 14 horas.
Año	1,6	El borde interior del hipotético se sitúa a los 50.000 a. e. del Sol, y el exterior - 100.000 a. e) La luz tardará aproximadamente un año y medio en recorrer la distancia desde el Sol hasta el borde exterior de la nube.
	2,0	El radio máximo de la región de influencia gravitacional del Sol (“Hill Spheres”) es de aproximadamente 125.000 AU. mi.
	4,2	La más cercana a nosotros (sin contar el Sol), Próxima Centauri, se encuentra a una distancia de 4,2 años luz. del año.
Milenio	26 000	El centro de nuestra galaxia está aproximadamente a 26.000 años luz del Sol.
Milenio	100 000	El diámetro de nuestro disco es de 100.000 años luz.
Millones de años	2.5 10 6	La M31 más cercana a nosotros, la famosa, está a 2,5 millones de años luz de nosotros.
	3.14 10 6	(M33) se encuentra a 3,14 millones de años luz de distancia y es el objeto estacionario más distante visible a simple vista.
	5,8 10 7	El más cercano, el cúmulo de Virgo, está a 58 millones de años luz de nosotros.
	Decenas de millones de años luz	El tamaño característico de los cúmulos de galaxias por diámetro.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	La anomalía gravitacional del "Gran Atractor" se encuentra a una distancia de 150 a 250 millones de años luz de nosotros.
Miles de millones de años	1.2 10 9	La Gran Muralla Sloan es una de las formaciones más grandes del mundo, sus dimensiones son de unos 350 Mpc. La luz tardará unos mil millones de años en viajar de un extremo a otro.
	1.4 10 10	El tamaño de la región del Universo causalmente conectada. Se calcula a partir de la edad del Universo y la velocidad máxima de transmisión de información: la velocidad de la luz.
	4.57 10 10	La distancia que la acompaña desde la Tierra hasta el borde del Universo observable en cualquier dirección; radio acompañante del Universo observable (en el marco del modelo cosmológico estándar Lambda-CDM).