Vesoljske razdalje je težko izmeriti v navadnih metrih in kilometrih, zato astronomi pri svojem delu uporabljajo druge fizikalne enote. Eden od njih se imenuje svetlobno leto.

Mnogi ljubitelji fantazije dobro poznajo ta koncept, saj se pogosto pojavlja v filmih in knjigah. Toda vsi ne vedo, kaj je svetlobno leto, nekateri celo mislijo, da je podobno običajnemu letnemu računanju časa.

Kaj je svetlobno leto?

V resnici svetlobno leto ni enota za čas, kot bi lahko domnevali, ampak enota za dolžino, ki se uporablja v astronomiji. Nanaša se na razdaljo, ki jo prepotuje svetloba v enem letu.

Običajno se uporablja v učbenikih astronomije ali popularni znanstveni fantastiki za določanje dolžin znotraj sončnega sistema. Za natančnejše matematične izračune ali merjenje razdalj v vesolju se kot osnova vzame druga enota - .

Pojav svetlobnega leta v astronomiji je bil povezan z razvojem zvezdnih znanosti in potrebo po uporabi parametrov, primerljivih z obsegom vesolja. Koncept je bil predstavljen nekaj let po prvi uspešni meritvi razdalje od Sonca do zvezde 61 Cygni leta 1838.

Sprva je bilo svetlobno leto razdalja, ki jo prepotuje svetloba v enem tropskem letu, to je v časovnem obdobju, ki je enako celotnemu ciklu letnih časov. Od leta 1984 pa se je začelo za osnovo uporabljati julijansko leto (365,25 dni), zaradi česar so meritve postale natančnejše.

Kako se določi hitrost svetlobe?

Za izračun svetlobnega leta so morali raziskovalci najprej določiti hitrost svetlobe. Astronomi so nekoč verjeli, da je širjenje žarkov v vesolju hipno, vendar so v 17. stoletju ta sklep začeli dvomiti.

Prve poskuse izračuna je naredil Galileo Gallilei, ki se je odločil izračunati čas, v katerem svetloba prepotuje 8 km. Njegova raziskava je bila neuspešna. Približno vrednost je leta 1728 uspelo izračunati Jamesu Bradleyu, ki je hitrost določil pri 301 tisoč km/s.

Kakšna je svetlobna hitrost?

Kljub temu, da je Bradley naredil dokaj natančne izračune, so natančno hitrost lahko določili šele v 20. stoletju z uporabo sodobnih laserskih tehnologij. Napredna oprema je omogočila izračune, popravljene za lomni količnik žarkov, tako da je ta vrednost znašala 299.792,458 kilometrov na sekundo.

Astronomi s temi podatki operirajo še danes. Kasneje so preprosti izračuni pomagali natančno določiti čas, ki so ga žarki potrebovali, da obletijo orbito sveta brez vpliva gravitacijskih polj nanje.

Čeprav hitrost svetlobe ni primerljiva z zemeljskimi razdaljami, je njena uporaba v izračunih razložena z dejstvom, da so ljudje navajeni razmišljati v "zemeljskih" kategorijah.

Čemu je enako svetlobno leto?

Če upoštevamo, da je svetlobna sekunda enaka 299.792.458 metrov, zlahka izračunamo, da svetloba v minuti prepotuje 17.987.547.480 metrov. Astrofiziki te podatke praviloma uporabljajo za merjenje razdalj znotraj planetarnih sistemov.

Za preučevanje nebesnih teles na lestvici vesolja je veliko bolj priročno vzeti za osnovo svetlobno leto, ki je enako 9,460 bilijonov kilometrov ali 0,306 parsekov. Opazovanje vesoljskih teles je edini primer, ko lahko človek vidi preteklost na lastne oči.

Traja veliko let, da svetloba, ki jo oddaja oddaljena zvezda, doseže Zemljo. Zaradi tega pri opazovanju kozmičnih objektov ne vidite takšnih, kakršni so v tem trenutku, temveč takšnih, kot so bili v trenutku oddajanja svetlobe.

Primeri razdalj v svetlobnih letih

Zahvaljujoč zmožnosti izračuna hitrosti gibanja žarkov so astronomi lahko izračunali razdaljo v svetlobnih letih do številnih nebesnih teles. Tako je razdalja od našega planeta do Lune 1,3 svetlobne sekunde, do Proxima Centauri - 4,2 svetlobnih let, do meglice Andromeda - 2,5 milijona svetlobnih let.

Razdalja med Soncem in središčem naše galaksije traja približno 26 tisoč svetlobnih let, med Soncem in planetom Pluton pa 5 svetlobnih ur.

22. februarja 2017 je NASA poročala, da so okoli ene same zvezde TRAPPIST-1 našli 7 eksoplanetov. Tri izmed njih so v razponu oddaljenosti od zvezde, v katerem je lahko na planetu tekoča voda, voda pa je ključni pogoj za življenje. Poroča se tudi, da se ta zvezdni sistem nahaja na razdalji 40 svetlobnih let od Zemlje.

To sporočilo je povzročilo veliko hrupa v medijih, nekateri so celo mislili, da je človeštvo korak stran od gradnje novih naselbin v bližini nove zvezde, vendar ni tako. Ampak 40 svetlobnih let je veliko, to je VELIKO, to je preveč kilometrov, to je, to je pošastno ogromna razdalja!

Iz tečaja fizike je znana tretja ubežna hitrost - to je hitrost, ki jo mora imeti telo na površini Zemlje, da lahko preseže sončni sistem. Vrednost te hitrosti je 16,65 km/s. Konvencionalna orbitalna vesoljska plovila vzletijo s hitrostjo 7,9 km/s in krožijo okoli Zemlje. Načeloma je hitrost 16-20 km/s povsem dostopna sodobnim zemeljskim tehnologijam, vendar ne več!

Človeštvo se še ni naučilo pospešiti vesoljskih ladij hitreje od 20 km/s.

Izračunajmo, v koliko letih bo zvezdna ladja, ki leti s hitrostjo 20 km/s, prepotovala 40 svetlobnih let in dosegla zvezdo TRAPPIST-1.
Eno svetlobno leto je razdalja, ki jo prepotuje žarek svetlobe v vakuumu, hitrost svetlobe pa je približno 300 tisoč km/s.

Vesoljska ladja, ki jo je izdelal človek, leti s hitrostjo 20 km/s, kar je 15.000-krat počasneje od svetlobne hitrosti. Takšna ladja bo preletela 40 svetlobnih let v času, ki je enak 40*15000=600000 let!

Zemeljska ladja (na trenutni ravni tehnologije) bo dosegla zvezdo TRAPPIST-1 v približno 600 tisoč letih! Homo sapiens obstaja na Zemlji (po mnenju znanstvenikov) le 35-40 tisoč let, pri nas pa kar 600 tisoč let!

V bližnji prihodnosti tehnologija ljudem ne bo dovolila doseči zvezde TRAPPIST-1. Celo obetavni motorji (ionski, fotonski, kozmična jadra itd.), ki v zemeljski realnosti ne obstajajo, naj bi lahko pospešili ladjo do hitrosti 10.000 km/s, kar pomeni, da čas letenja do TRAPPISTA -1 sistem se bo zmanjšal na 120 let. To je že bolj ali manj sprejemljiv čas za letenje s pomočjo suspendirane animacije ali za več generacij priseljencev, danes pa so vsi ti motorji fantastični.

Tudi najbližje zvezde so še vedno predaleč od ljudi, predaleč, da o zvezdah naše Galaksije ali drugih galaksij niti ne govorimo.

Premer naše galaksije Mlečna cesta je približno 100 tisoč svetlobnih let, kar pomeni, da bo potovanje od konca do konca za sodobno zemeljsko ladjo trajalo 1,5 milijarde let! Znanost kaže, da je naša Zemlja stara 4,5 milijarde let, večcelično življenje pa približno 2 milijardi let. Razdalja do nam najbližje galaksije – Andromedine meglice – 2,5 milijona svetlobnih let od Zemlje – kakšne pošastne razdalje!

Kot lahko vidite, od vseh živih ljudi nihče ne bo nikoli stopil na Zemljo planeta blizu druge zvezde.

Zagotovo, ko sem v kakšnem znanstvenofantastičnem akcijskem filmu slišal izraz a la "dvajset do Tatooina" svetlobna leta«, so mnogi postavljali upravičena vprašanja. Nekaj jih bom omenil:

Ali ni leto čas?

Kaj je potem svetlobno leto?

Koliko kilometrov je?

Kako dolgo bo trajalo premagovanje svetlobno leto vesoljska ladja z Zemlja?

Odločil sem se, da današnji članek posvetim razlagi pomena te merske enote, njeni primerjavi z našimi običajnimi kilometri in prikazu lestvice, s katero deluje Vesolje.

Virtualni dirkač.

Predstavljajmo si človeka, ki v nasprotju z vsemi pravili drvi po avtocesti s hitrostjo 250 km/h. V dveh urah bo prevozil 500 km, v štirih pa kar 1000. Če se seveda pri tem ne zaleti ...

Zdi se, da je to hitrost! Da pa bo naš dirkač obkrožil ves svet (≈ 40.000 km), bo potreboval 40-krat več časa. In to je že 4 x 40 = 160 ur. Ali skoraj cel teden neprekinjene vožnje!

Na koncu pa ne bomo rekli, da je prehodil 40.000.000 metrov. Kajti lenoba nas je vedno silila v izumljanje in uporabo krajših alternativnih merskih enot.

Omejitev.

Iz šolskega tečaja fizike bi morali vsi vedeti, da je najhitrejši kolesar v Vesolje- svetloba. V eni sekundi njegov žarek preleti razdaljo približno 300.000 km in tako bo svet obkrožil v 0,134 sekunde. To je 4.298.507-krat hitreje kot naš virtualni dirkač!

Od Zemlja prej Luna svetloba doseže v povprečju 1,25 s, do sonce njegov žarek bo dosegel v nekaj več kot 8 minutah.

Kolosalno, kajne? Toda obstoj hitrosti, večje od svetlobne, še ni dokazan. Zato se je znanstveni svet odločil, da bi bilo logično vesoljske razsežnosti meriti v enotah, ki jih radijski val (kar svetloba sploh je) prepotuje v določenih časovnih intervalih.

Razdalje.

torej svetlobno leto- nič drugega kot razdalja, ki jo svetlobni žarek prepotuje v enem letu. Na medzvezdnem merilu uporaba manjših enot za razdaljo ni smiselna. Pa vendar so tam. Tu so njihove približne vrednosti:

1 svetlobna sekunda ≈ 300.000 km;

1 svetlobna minuta ≈ 18.000.000 km;

1 svetlobna ura ≈ 1.080.000.000 km;

1 svetlobni dan ≈ 26.000.000.000 km;

1 svetlobni teden ≈ 181.000.000.000 km;

1 svetlobni mesec ≈ 790.000.000.000 km.

Zdaj, da boste razumeli, od kod izvirajo števila, izračunajmo, čemu je ena enaka svetlobno leto.

V letu je 365 dni, dan 24 ur, ura 60 minut in minuta 60 sekund. Tako je leto sestavljeno iz 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekund. V eni sekundi svetloba prepotuje 300.000 km. Zato bo njegov žarek v enem letu preletel razdaljo 31 536 000 x 300 000 = 9 460 800 000 000 km.

Ta številka se glasi takole: DEVET BILIJONOV ŠTIRISTO ŠESTDESET MILIJARD OSEMSTO MILIJONOV kilometrov.

Seveda natančen pomen svetlobna leta nekoliko drugačna od tistega, kar smo izračunali. Toda pri opisovanju razdalj do zvezd v poljudnoznanstvenih člankih največja natančnost načeloma ni potrebna in sto ali dva milijona kilometrov tu ne bo igralo posebne vloge.

Zdaj pa nadaljujmo naše miselne eksperimente ...

Lestvica.

Predpostavimo, da moderno vesoljska ladja listi solarni sistem s tretjo ubežno hitrostjo (≈ 16,7 km/s). najprej svetlobno leto premagal ga bo v 18.000 letih!

4,36 svetlobna leta do nam najbližjega zvezdnega sistema ( Alfa Kentavra, glej sliko na začetku) bo premagal v približno 78 tisoč letih!

Naš Galaksija Rimska cesta, s premerom približno 100.000 svetlobna leta, bo prešla čez 1 milijardo 780 milijonov let.

In do velikega, ki nam je najbližje galaksije, vesoljska ladja bo prišel šele čez 36 milijard let...

To so pite. Ampak v teoriji celo Vesolje nastala pred samo 16 milijardami let...

In končno...

Človek se lahko začne čuditi kozmičnemu obsegu, tudi ne da bi presegel solarni sistem, ker je sama zelo velika. To so zelo dobro in jasno pokazali na primer ustvarjalci projekta Če bi bila Lunasamo 1 piksel (Če bi bila luna samo en piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html.

Mislim, da bom s tem zaključil današnji članek. Z veseljem pozdravljam vsa vaša vprašanja, komentarje in želje v spodnjih komentarjih.

Delite naše članke!

Svetlobno leto

Med raziskovanjem svojega planeta so ljudje potrebovali različne mere za merjenje razdalj in segmentov. Sprva so bile dolžinske mere netočne, ker so imela različna ljudstva svoje metode merjenja. Šele leta 1791 so znanstveniki iz Francije uvedli merilo, ki se uporablja še danes - meter (iz grščine - "mera").
Toda na začetku dvajsetega stoletja so se ljudje začeli posvečati raziskovanju vesolja. In ker ima vesolje neverjetne razdalje, se je že obstoječi metrični sistem izkazal za neprimernega za merjenje tako velikih razdalj. V kilometrih je mogoče izmeriti razdaljo od našega planeta do Lune ali Marsa, če pa merite razdalje do drugih planetov ali celo zvezd, bo številka vsebovala neverjetno število ničel.
In potem so se znanstveniki odločili uvesti izraz "svetlobna leta".

Koliko svetlobnih let je to?

V samo eni sekundi fotoni svetlobe prepotujejo 300 tisoč km. Svetlobno leto je število kilometrov, ki jih svetloba prepotuje v 12 mesecih. V kilometrih bo - 9.460.730.472.580,8 kilometrov ≈ 9,46 1015.
Seveda je uporaba izraza "svetlobna leta" bolj priročna kot uporaba ogromnih kilometrov. Seveda pa obstajajo približne vrednosti:
1 svetlobna sekunda ≈ 300 tisoč kilometrov.
1 svetlobna minuta ≈ 18 milijonov kilometrov.
1 svetlobna ura ≈ 1.080.000.000 kilometrov.
1 svetlobni dan ≈ 26.000.000.000 kilometrov.
1 svetlobni teden ≈ 181.000.000.000 kilometrov.
1 svetlobni mesec ≈ 790.000.000.000 kilometrov.

Koliko?

Predvidevamo, da vesoljska ladja leti s tretjo ubežno hitrostjo (približno 16,8 kilometrov na sekundo), potem bo čez 18 tisoč let ladja letela eno svetlobno leto. In ladja bo našo galaksijo Rimsko cesto, ki ima premer približno sto tisoč svetlobnih let, preletela v skoraj 2 milijardah let!
Najbližja zvezda Soncu je Proksima Kentavra. Nahaja se na razdalji približno štirih svetlobnih let. Če izračunate v kilometrih, se številka izkaže za zelo veliko.
Toda če primerjamo razdaljo od Proxime Centauri do najbližje galaksije, meglice Andromeda, se zvezda izkaže za zelo blizu, saj se Andromeda nahaja dva in pol milijona svetlobnih let od Rimske ceste. Vesoljsko plovilo bo tja lahko prispelo čez 35 milijard let.

Za kaj so še uporabna svetlobna leta?

Uporaba svetlobnih let nam pomaga razumeti, kje v vesolju lahko poskušamo najti inteligentne civilizacije. Tako znanstveniki ugotavljajo, kam je smiselno pošiljati radijske signale in kam ne.
Kako deluje: svetlobna hitrost je enaka hitrosti radijskega signala in izkazalo se je, da je pošiljanje sporočil tja, kamor bodo dosegla čez tisoče ali celo milijarde let, popolnoma neuporabno. Smiselno je iskati »sosede« preko poslanega signala, ki bo trajal vsaj eno človeško življenje.

Koliko zemeljskih let je v svetlobnih letih?

Bistveno napačno je prepričanje, da ta izraz meri čas. Svetlobno leto ni na noben način povezano z zemeljskim časom in ni na noben način medsebojno povezano z njim. Označuje le merilo razdalj, ki jih svetloba prepotuje v enem letu na Zemlji.

Lestvice galaktičnih razdalj

Svetlobno leto ( sv. G., ly) je zunajsistemska enota za dolžino, ki je enaka razdalji, ki jo prepotuje svetloba v enem letu.

Natančneje, kot je definirala Mednarodna astronomska zveza (IAU), je svetlobno leto enako razdalji, ki jo svetloba prepotuje v vakuumu, brez vpliva gravitacijskih polj, v enem julijskem letu (po definiciji enako 365,25 standardnih dni 86.400 SI sekund , ali 31.557 600 sekund). Ta definicija je priporočljiva za uporabo v poljudnoznanstveni literaturi. V strokovni literaturi se za izražanje velikih razdalj namesto svetlobnih let običajno uporabljajo parseki in večkratniki enot (kilo- in megaparseki).

Prej (pred letom 1984) je bilo svetlobno leto razdalja, ki jo prepotuje svetloba v enem tropskem letu, pripisana epohi 1900.0. Nova definicija se od stare razlikuje za približno 0,002 %. Ker se ta enota za razdaljo ne uporablja za visoko natančne meritve, med starimi in novimi definicijami ni praktične razlike.

Številske vrednosti

Svetlobno leto je enako:

9.460.730.472.580.800 metrov (približno 9,46 petametrov)
63.241.077 astronomskih enot (AU)
0,306601 parsekov

Sorodne enote

Naslednje enote se uporabljajo precej redko, običajno le v priljubljenih publikacijah:

1 svetlobna sekunda = 299.792,458 km (natančno)
1 svetlobna minuta ≈ 18 milijonov km
1 svetlobna ura ≈ 1079 milijonov km
1 svetlobni dan ≈ 26 milijard km
1 svetlobni teden ≈ 181 milijard km
1 svetlobni mesec ≈ 790 milijard km

Razdalja v svetlobnih letih

Svetlobno leto je primerno za kvalitativno predstavljanje lestvic razdalje v astronomiji.

Lestvica	Vrednost (St. leta)	Opis
sekund	4 10 −8	Povprečna razdalja do je približno 380.000 km. To pomeni, da bi žarek svetlobe, oddan s površine, potreboval približno 1,3 sekunde, da bi dosegel površino Lune.
minut	1,6 10 −5	Ena astronomska enota je enaka približno 150 milijonom kilometrov. Tako svetloba Zemljo doseže v približno 500 sekundah (8 minut 20 sekund).
Pazi	0,0006	Povprečna oddaljenost od Sonca je približno 5 svetlobnih ur.
Pazi	0,0016	Naprave Pioneer in serije, ki letijo naprej, so se v približno 30 letih od izstrelitve premaknile na razdaljo približno sto astronomskih enot od Sonca, njihov odzivni čas na zahteve z Zemlje pa je približno 14 ur.
leto	1,6	Notranji rob hipotetičnega se nahaja na 50.000 a. e. od Sonca, zunanja pa 100.000 a. e. Svetloba bo potrebovala približno leto in pol, da prepotuje razdaljo od Sonca do zunanjega roba oblaka.
	2,0	Največji polmer območja gravitacijskega vpliva Sonca ("Hill Spheres") je približno 125.000 AU. e.
	4,2	Nam najbližja (brez Sonca), Proksima Kentavra, se nahaja na razdalji 4,2 svetlobnih let. leta.
tisočletja	26 000	Središče naše galaksije je od Sonca oddaljeno približno 26.000 svetlobnih let.
tisočletja	100 000	Premer našega diska je 100.000 svetlobnih let.
Milijoni let	2,5 10 6	Nam najbližji M31, slavni, je od nas oddaljen 2,5 milijona svetlobnih let.
	3,14 10 6	(M33) se nahaja 3,14 milijona svetlobnih let stran in je najbolj oddaljen nepremični objekt, viden s prostim očesom.
	5,8 10 7	Najbližja kopica Device je od nas oddaljena 58 milijonov svetlobnih let.
	Na desetine milijonov svetlobnih let	Značilna velikost jat galaksij glede na premer.
	1,5 10 8 - 2,5 10 8	Gravitacijska anomalija "Veliki atraktor" se nahaja na razdalji 150-250 milijonov svetlobnih let od nas.
Milijarde let	1,2 10 9	Veliki Sloanov zid je ena največjih formacij na svetu, njegove dimenzije so približno 350 Mpc. Trajalo bo približno milijardo let, da bo svetloba potovala od konca do konca.
	1,4 10 10	Velikost vzročno povezanega območja vesolja. Izračunana je iz starosti vesolja in največje hitrosti prenosa informacij – svetlobne hitrosti.
	4,57 10 10	Spremljajoča razdalja od Zemlje do roba opazovanega vesolja v kateri koli smeri; spremljajoči polmer opazljivega vesolja (v okviru standardnega kozmološkega modela Lambda-CDM).