26 سال نوری طول یک سال نوری در فضا چقدر است؟

در 22 فوریه 2017، ناسا گزارش داد که 7 سیاره فراخورشیدی در اطراف تک ستاره TRAPPIST-1 پیدا شده است. سه مورد از آنها در محدوده فاصله ای از ستاره قرار دارند که در آن سیاره می تواند آب مایع داشته باشد و آب شرط اصلی حیات است. همچنین گزارش شده است که این منظومه ستاره ای در فاصله 40 سال نوری از زمین قرار دارد.

این پیام سر و صدای زیادی در رسانه ها به پا کرد؛ حتی برخی تصور می کردند که بشریت یک قدم تا ساختن شهرک های جدید در نزدیکی یک ستاره جدید فاصله دارد، اما اینطور نیست. اما 40 سال نوری زیاد است، خیلی زیاد است، کیلومترها زیاد است، یعنی فاصله بسیار عظیمی است!

از یک دوره فیزیک، سومین سرعت فرار مشخص است - این سرعتی است که یک جسم باید در سطح زمین داشته باشد تا از محدودیت ها فراتر رود. منظومه شمسی. مقدار این سرعت 16.65 کیلومتر بر ثانیه است. اوربیتال معمولی سفینه های فضاییبا سرعت 7.9 کیلومتر بر ثانیه شروع می شود و به دور زمین می چرخد. اصولاً سرعت 16-20 کیلومتر بر ثانیه برای فناوری های مدرن زمینی کاملاً قابل دسترسی است، اما نه بیشتر!

بشریت هنوز یاد نگرفته است که سفینه های فضایی را با سرعتی بیشتر از 20 کیلومتر در ثانیه شتاب دهد.

بیایید محاسبه کنیم که چند سال طول می کشد تا یک سفینه فضایی با سرعت 20 کیلومتر در ثانیه پرواز کند تا 40 سال نوری را طی کند و به ستاره TRAPPIST-1 برسد.
یک سال نوری مسافتی است که یک پرتو نور در خلاء طی می کند و سرعت نور تقریباً 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است.

سفینه ای که به دست انسان ساخته شده است با سرعت 20 کیلومتر بر ثانیه یعنی 15000 بار پرواز می کند. سرعت کمترسوتا. چنین کشتی در زمانی برابر با 40*15000=600000 سال 40 سال نوری را طی خواهد کرد!

یک کشتی زمینی (در سطح فناوری کنونی) حدود 600 هزار سال دیگر به ستاره TRAPPIST-1 می رسد! هومو ساپینس (به گفته دانشمندان) تنها 35-40 هزار سال است که روی زمین وجود داشته است، اما در اینجا به 600 هزار سال می رسد!

در آینده نزدیک، فناوری به انسان اجازه نخواهد داد تا به ستاره TRAPPIST-1 برسد. حتی موتورهای امیدوار کننده (یون، فوتون، بادبان های کیهانی و غیره) که در واقعیت زمینی وجود ندارند، تخمین زده می شود که می توانند کشتی را تا سرعت 10000 کیلومتر در ثانیه شتاب دهند، به این معنی که زمان پرواز به TRAPPIST -1 سیستم به 120 سال کاهش می یابد. اکنون زمان کم و بیش قابل قبولی برای پرواز با استفاده از انیمیشن های معلق یا چندین نسل از مهاجران است، اما امروزه همه این موتورها فوق العاده هستند.

حتی نزدیک‌ترین ستاره‌ها هنوز خیلی دور از مردم هستند، خیلی دور هستند، نه به ستاره‌های کهکشان ما یا دیگر کهکشان‌ها.

قطر کهکشان راه شیری ما تقریباً 100 هزار سال نوری است، یعنی سفر از انتهای تا انتها برای یک کشتی مدرن زمینی 1.5 میلیارد سال خواهد بود! علم نشان می دهد که زمین ما 4.5 میلیارد سال سن دارد و عمر چند سلولی تقریباً 2 میلیارد سال است. فاصله تا نزدیکترین کهکشان به ما - سحابی آندرومدا - 2.5 میلیون سال نوری از زمین - چه فواصل هیولایی!

همانطور که می بینید، از بین تمام انسان های زنده، هیچ کس هرگز پا بر روی زمین سیاره ای نزدیک ستاره دیگری نخواهد گذاشت.

محاسبه فضاهای بیرونی وسیع بر حسب کیلومتر یا مایل بسیار دشوار است. دانشمندان در فکر یافتن واحدهای دیگری برای اندازه گیری فواصل زیاد هستند. طرفداران فیلم ها و کتاب های علمی تخیلی اغلب در مورد سال نوری می شنوند. اما همه نمی توانند معنی این کلمات را توضیح دهند. برخی تفاوت آن را با زمینی معمولی نمی بینند.

این مقدار استواحد محبوب اندازه گیری فاصله کیهانی هنگام تعیین آن، از:

سرعت نور،
تعداد ثانیه برابر با 365 روز.

یک شرط مهم برای چنین محاسبه ای عدم تأثیر هر میدان گرانشی بر نور است. خلاء این نیاز را برآورده می کند. در آن است که سرعت انتشار هر پرتوهای الکترومغناطیسی ثابت می ماند.

در قرن هفدهم، دانشمندان تلاش کردند تا مشخص کنند سرعت نور. پیش از این، ستاره شناسان تصور می کردند که پرتوها فوراً در فضا حرکت می کنند. گالیله گالیله در این مورد تردید داشت. هدف او محاسبه مدت زمانی بود که یک پرتو نور طول می‌کشید تا مسافت معینی معادل هشت کیلومتر را طی کند. اما آزمایشات او ناموفق بود. تحقیقات دانشمند دانمارکی O. Roemer نیز ناموفق بود. او متوجه تفاوت موقتی در کسوف ماهواره های سیارات دیگر بسته به موقعیت زمین شد. هنگامی که از یک جسم فضایی دیگر دورتر است، پرتوهای نور زمان بیشتری طول می کشد تا به سطح زمین برسد. او قادر به محاسبه سرعت آنها نبود.

جیمز بردلی انگلیسی اولین کسی بود که سرعت نور را در قرن هجدهم تقریباً محاسبه کرد. این ستاره شناس مقدار آن را 301000 کیلومتر بر ثانیه تعیین کرده است. در قرن گذشته دانشمندان با استفاده از نظریه الکترومغناطیس ماکسول توانستند سرعت پرتو را به طور دقیق محاسبه کنند. مطالعات با استفاده از آخرین فن آوری های لیزر، با در نظر گرفتن ضریب شکست آنها انجام شد. سرعت محاسبه شده نور 299792 کیلومتر و 458 متر بر ثانیه بود. این به تعیین یک واحد اندازه گیری مناسب برای فضای بیرونی کمک کرد.

1 سال نوری بر حسب کیلومتر چند است؟

برای محاسبه، ما 365 روز را به عنوان مبنا در نظر گرفتیم.. اگر مقدار روزانه را بر حسب ثانیه محاسبه کنید، 86400 ثانیه دریافت می کنید. و در تمام روزهای ذکر شده تعداد آنها 31557600 خواهد بود.

ما محاسبه کردیم که یک پرتو نور در یک ثانیه چقدر مسافت را طی می کند. با ضرب این مقدار در 31557600، چیزی بیش از 9.4 تریلیون به دست می آید. این یک سال نوری است که بر حسب کیلومتر اندازه گیری می شود. این مسافتی است که یک پرتو نور در 365 روز در خلاء طی می کند. این مسیر را طی می کند و بدون تأثیر میدان های گرانشی به دور مدار زمین پرواز می کند.

نمونه هایی از برخی از مسافت ها به این ترتیب محاسبه شده است

یک پرتو نور فاصله زمین تا ماه را در 1 دقیقه و 3 ثانیه طی می کند.
در 100000 سال از این دست می توان قطر قرص کهکشانی ما را تعیین کرد.
فاصله خورشید تا پلوتون در ساعات نوری 5.25 ساعت است.
پرتوی از زمین در 2500000 سال نوری به کهکشان آندرومدا و تنها در 4 سال نوری به ستاره پروکسیما قنطورس خواهد رسید.
نور خورشید در 8.20 دقیقه به سیاره ما می رسد.
مرکز کهکشان ما در فاصله 26 هزار سال نوری از خورشید قرار دارد.
خوشه سنبله در فاصله 58000 هزار سال مشابه از سیاره ما قرار دارد.
ده ها میلیون چنین سالی خوشه های کهکشانی را بر اساس قطر اندازه گیری می کنند.
حداکثر فاصله اندازه گیری شده از زمین تا لبه کیهان مرئی 45 میلیارد سال نوری بود.

چرا او اینقدر مهم است؟

سرعت محاسبه شده نور اخترشناسان را قادر می سازد تا تعیین کنند فاصله بین سیارات، ستاره ها، کهکشان ها. آشکار شد که نور ساطع شده از ستاره با سرعت رعد و برق به زمین نمی رسد. با رصد اجرام فضایی در آسمان، گذشته را می بینیم. انفجار یک سیاره دور که صدها سال پیش اتفاق افتاده است تنها توسط دانشمندان امروز ثبت خواهد شد.

در جهان ما، استفاده از محاسبات در این واحد اندازه گیری راحت است. کمتر مورد استفاده ساعت ها، هفته ها یا ماه ها هستند. هنگام تعیین فاصله تا اجرام فضایی دور، مقدار حاصل بسیار زیاد خواهد بود. استفاده از چنین مقادیری در محاسبات ریاضی دشوار و غیرعملی می شود. دانشمندان این را در نظر گرفته اند و برای محاسبات نجومی فواصل بزرگ از واحد اندازه گیری دیگری - پارسک - استفاده می کنند. برای محاسبات پیچیده ریاضی قابل قبول تر است. یک سال نوری برابر با یک سوم پارسک است.

نسبت سال نوری به سال زمین

در زندگی ما اغلب فاصله را اندازه می گیریم:به محل کار، نزدیکترین فروشگاه، شهر دیگر. مقایسه می کنیم اندازه های متفاوتبا یکدیگر. این به درک تفاوت کمک می کند. مفاهیم سال‌های نوری و سال‌های زمینی برای بسیاری مشابه، اگر نگوییم یکسان، به نظر می‌رسد. تمایل به مقایسه آنها وجود دارد. در اینجا ابتدا باید انتخاب کنید که منظور از سال زمینی چیست. می توان آن را به عنوان مسافت طی شده توسط سیاره ما در 365 روز تعریف کرد. با این پارامترها یک دوره نوری برابر با 63 هزار سال زمینی خواهد بود.

اگر زمینی را به روز حساب کنند، واحد زمان محسوب می شود. و نور نماد فاصله است. و مقایسه چنین مقادیری بی معنی است. در این مورد هیچ پاسخی برای سوال وجود ندارد.

ویدئو

این ویدیو به شما کمک می کند تا بفهمید سال نوری چیست.

پاسخ سوال خود را دریافت نکردید؟ موضوعی را به نویسندگان پیشنهاد دهید.

برای درک معنای مفهوم "سال نوری" ابتدا باید درس فیزیک مدرسه را به خاطر بسپارید، به خصوص بخش مربوط به سرعت نور. بنابراین سرعت نور در خلاء که تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند میدان های گرانشی و مغناطیسی، ذرات معلق، شکست محیط شفاف و غیره قرار نمی گیرد، 299792.5 کیلومتر در ثانیه است. شما باید درک کنید که در این مورد منظور ما از نور ادراک شده است دید انسان.

واحدهای کمتر شناخته شده فاصله عبارتند از ماه نوری، هفته، روز، ساعت، دقیقه و ثانیه.

برای مدت طولانی، نور یک کمیت بی نهایت در نظر گرفته می شد و اولین کسی که سرعت تقریبی پرتوهای نور را در خلاء محاسبه کرد، ستاره شناس اولاف رومر در اواسط قرن هفدهم بود. البته داده های او بسیار تقریبی بود، اما همین واقعیت تعیین مقدار نهایی سرعت مهم است. در سال 1970 سرعت نور در حدود یک متر در ثانیه تعیین شد. نتایج دقیق تری هنوز به دست نیامده است، زیرا مشکلاتی با خطای استاندارد کنتور ایجاد شد.

سال نوری و فواصل دیگر

از آنجایی که فاصله ها بسیار زیاد است، اندازه گیری آنها در واحدهای معمولی غیرمنطقی و ناخوشایند خواهد بود. بر اساس این ملاحظات، یک مورد خاص معرفی شد - سال نوری، یعنی مسافتی که نور در سال موسوم به جولیان طی می کند (برابر با 365.25 روز). با توجه به اینکه هر روز شامل 86400 ثانیه است، می توان محاسبه کرد که در یک سال یک پرتو نور کمی بیش از 9.4 کیلومتر مسافت را طی می کند. این مقدار بسیار زیاد به نظر می رسد، به عنوان مثال، فاصله تا نزدیکترین ستاره به زمین، پروکسیما قنطورس، 4.2 سال است و قطر کهکشان راه شیری بیش از 100000 سال نوری است، یعنی مشاهدات بصری که اکنون می توان انجام داد. منعکس کننده تصویری است که در حدود صدها هزار سال پیش وجود داشته است.

یک پرتو نور فاصله زمین تا ماه را در حدود یک ثانیه طی می کند، اما نور خورشیدرسیدن به سیاره ما بیش از هشت دقیقه طول می کشد.

در اخترفیزیک حرفه ای، مفهوم سال نوری به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. دانشمندان در درجه اول از واحدهایی مانند پارسک و واحد نجومی استفاده می کنند. پارسک فاصله تا نقطه خیالی است که از آن شعاع مدار زمین با زاویه یک ثانیه قوسی (1/3600 درجه) دیده می شود. شعاع متوسط مدار، یعنی فاصله زمین تا خورشید را واحد نجومی می گویند. یک پارسک تقریباً برابر با سه سال نوری یا 30.8 تریلیون کیلومتر است. یک واحد نجومی تقریباً برابر با 149.6 میلیون کیلومتر است.

طی صدها سال، مردم با کاوش در سیاره خود، سیستم‌های جدید بیشتری را برای اندازه‌گیری بخش‌های فاصله اختراع کردند. در نتیجه تصمیم گرفته شد در نظر گرفته شود واحد جهانیطول یک متر و راه بزرگکیلومتر اندازه گیری می شود.

اما ظهور قرن بیستم بشریت را با مشکل جدید. مردم شروع به مطالعه دقیق فضا کردند - و معلوم شد که وسعت جهان به قدری وسیع است که کیلومترها در اینجا مناسب نیستند. در واحدهای معمولی همچنان می توانید فاصله زمین تا ماه یا زمین تا مریخ را بیان کنید. اما اگر بخواهید تعیین کنید نزدیکترین ستاره چند کیلومتر از سیاره ما فاصله دارد، این عدد با تعداد غیرقابل تصور ارقام اعشار "بیش از حد رشد می کند".

1 سال نوری برابر است با چند؟

آشکار شد که یک واحد اندازه گیری جدید برای کشف فضاهای فضا مورد نیاز است - و سال نوری به آن تبدیل شد. نور در یک ثانیه 300000 کیلومتر را طی می کند. سال روشن - این مسافتی است که نور دقیقاً در یک سال طی خواهد کرد - و به سیستم عددی آشناتر ترجمه شده است، این فاصله برابر با 9,460,730,472,580.8 کیلومتر است.واضح است که استفاده از لاکونیک "یک سال نوری" بسیار راحت تر از استفاده از این رقم عظیم در محاسبات است.

از بین همه ستارگان، پروکسیما قنطورس به ما نزدیکتر است - فقط 4.22 سال نوری از ما فاصله دارد. البته از نظر کیلومتر این رقم به طرز غیرقابل تصوری عظیم خواهد بود. با این حال، همه چیز در مقایسه آموخته شده است - اگر در نظر بگیرید که نزدیکترین کهکشان به نام آندرومدا 2.5 میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری فاصله دارد، ستاره فوق الذکر واقعاً همسایه بسیار نزدیکی به نظر می رسد.

به هر حال، استفاده از سال های نوری به دانشمندان کمک می کند تا بفهمند در کدام گوشه های کیهان جستجوی حیات هوشمند منطقی است و ارسال سیگنال های رادیویی در کجا کاملاً بی فایده است. از این گذشته ، سرعت سیگنال رادیویی مشابه سرعت نور است - بر این اساس ، یک تبریک ارسال شده به یک کهکشان دور فقط پس از میلیون ها سال به مقصد می رسد. منطقی تر است که انتظار پاسخ از "همسایگان" نزدیکتر داشته باشیم - اشیایی که سیگنال های پاسخ فرضی آنها حداقل در طول زندگی یک فرد به دستگاه های زمینی می رسد.

1 سال نوری چند سال زمینی است؟

یک تصور غلط رایج وجود دارد که سال نوری یک واحد زمان است. در واقع این درست نیست. این اصطلاح هیچ ربطی به آن ندارد سال های زمینی، به هیچ وجه با آنها ارتباط ندارد و منحصراً نشان دهنده مسافتی است که نور در یک سال زمینی طی می کند.

هر سبک زندگی که می کنیم، هر کاری که انجام می دهیم، هر روز از واحدهای اندازه گیری استفاده می کنیم. یک لیوان آب می‌خواهیم، صبحانه‌مان را تا دمای مشخصی گرم می‌کنیم، به صورت بصری تخمین می‌زنیم که چقدر باید تا نزدیک‌ترین اداره پست پیاده‌روی کنیم، جلسه‌ای را در ساعت مشخصی ترتیب می‌دهیم و غیره. همه این اقدامات مستلزم

نه فقط محاسبات، بلکه اندازه گیری خاصی از دسته بندی های عددی مختلف: فاصله، کمیت، وزن، زمان و موارد دیگر. در ما زندگی روزمرهما مرتباً از اعداد استفاده می کنیم. و ما مدتهاست که به این اعداد عادت کرده ایم، گویی به نوعی ساز. اما چه اتفاقی می افتد که ما از منطقه راحتی روزمره خود خارج می شویم و با چیزی غیرعادی برای خود مواجه می شویم؟ مقادیر عددی? در این مقاله در مورد چهره های خارق العاده کیهان صحبت خواهیم کرد.

فضاهای جهانی

وضعیت فاصله های کیهانی حتی شگفت انگیزتر است. ما کاملاً از کیلومترها تا شهر همسایه و حتی از مسکو تا نیویورک آگاه هستیم. اما وقتی صحبت از مقیاس خوشه های ستاره ای به میان می آید، تجسم فاصله ها دشوار است. اکنون است که ما به سال نوری به اصطلاح نیاز خواهیم داشت. از این گذشته، حتی فاصله بین ستارگان همسایه نیز بسیار زیاد است و اندازه گیری آنها بر حسب کیلومتر یا مایل به سادگی غیرمنطقی است. و اینجا موضوع فقط در دشواری درک اعداد عظیم حاصل نیست، بلکه در تعداد صفرهای آنهاست. نوشتن عدد مشکل ساز می شود. به عنوان مثال، فاصله زمین تا مریخ در دوره نزدیک‌ترین فاصله 55.7 میلیون کیلومتر است. مقداری با شش صفر. اما مریخ یکی از نزدیکترین همسایگان کیهانی ماست! فاصله تا نزدیکترین ستاره غیر از خورشید میلیونها بار بیشتر خواهد بود. و سپس، چه آن را بر حسب کیلومتر یا مایل اندازه گیری کنیم، ستاره شناسان باید ساعت ها از زمان خود را صرف ثبت این مقادیر غول پیکر کنند. یک سال نوری این مشکل را حل کرد. راه حل کاملا مبتکرانه بود.

یک سال نوری برابر است با چیست؟

به جای اختراع یک واحد اندازه گیری جدید، که مجموع واحدهای مرتبه کوچکتر است (همانطور که در مورد میلی متر، سانتی متر، متر، کیلومتر اتفاق می افتد)، تصمیم گرفته شد که فاصله را به زمان گره بزنیم. در واقع، این که زمان نیز یک میدان فیزیکی است که بر رویدادها تأثیر می گذارد، بیشتر است

علاوه بر این، به هم پیوسته و قابل تبدیل با فضا، توسط آلبرت انیشتین کشف شد و از طریق نظریه نسبیت او به اثبات رسید. سرعت نور ثابت شد. و گذر از یک فاصله معین توسط یک پرتو نور در واحد زمان، کمیت های فضایی فیزیکی جدیدی به دست می دهد: ثانیه نوری، دقیقه نوری، روز نوری، ماه نوری، سال نوری. به عنوان مثال در هر ثانیه یک پرتو نور (در شرایط فضایی - خلاء) مسافتی تقریباً 300 هزار کیلومتری را طی می کند. محاسبه اینکه یک سال نوری تقریباً برابر است با 9.46 * 10 15 آسان است. بنابراین فاصله زمین تا نزدیکترین جسم کیهانی یعنی ماه کمی بیشتر از یک ثانیه نوری و تا خورشید حدود هشت دقیقه نوری است. بر اساس ایده های مدرن، اجرام بیرونی منظومه شمسی در فاصله یک سال نوری در مدار خود می چرخند. نزدیکترین ستاره بعدی به ما، یا بهتر است بگوییم، منظومه ای از ستاره های دوتایی، آلفا و پروکسیما قنطورس، آنقدر دور است که حتی نور آنها تنها چهار سال پس از پرتاب به تلسکوپ ما می رسد. و اینها هنوز هم نزدیکترین اجرام آسمانی به ما هستند. نور از انتهای دیگر کهکشان راه شیری بیش از صد هزار سال طول می کشد تا به ما برسد.