تبدیل سال نوری به سال زمینی سال نوری چیست، چه مدت است و چگونه شمارش می شود؟

مقیاس فاصله کهکشانی

سال روشن ( St. جی., دروغ) یک واحد طول خارج از سیستم برابر با مسافت طی شده توسط نور در یک سال است.

به طور دقیق تر، همانطور که توسط اتحادیه بین المللی نجوم (IAU) تعریف شده است، یک سال نوری برابر با مسافتی است که نور در خلاء بدون تأثیر میدان های گرانشی در یک سال جولیانی طی می کند (بر اساس تعریف برابر با 365.25 روز استاندارد 86400 SI ثانیه است. ، یا 31557 600 ثانیه). این تعریف است که برای استفاده در ادبیات علوم عامه توصیه می شود. در ادبیات حرفه ای به جای بیان فاصله های زیاد سال نوریمعمولاً از پارسک ها و مضرب واحدها (کیلو و مگاپارسک) استفاده می شود.

پیش از این (قبل از 1984)، سال نوری مسافت طی شده توسط نور در یک سال گرمسیری بود که به عصر 1900.0 اختصاص داشت. تعریف جدید تقریباً 0.002٪ با تعریف قبلی تفاوت دارد. از آنجایی که این واحد فاصله برای اندازه گیری های با دقت بالا استفاده نمی شود، هیچ تفاوت عملی بین تعاریف قدیمی و جدید وجود ندارد.

مقادیر عددی

یک سال نوری برابر است با:

• 9,460,730,472,580,800 متر (تقریباً 9.46 پتامتر)
• 63241.077 واحد نجومی (AU)
• 0.306601 پارسک

واحدهای مرتبط

واحدهای زیر به ندرت استفاده می شوند، معمولاً فقط در نشریات محبوب:

• 1 ثانیه نوری = 299792.458 کیلومتر (دقیق)
• 1 دقیقه نوری ≈ 18 میلیون کیلومتر
• 1 ساعت نوری ≈ 1079 میلیون کیلومتر
• 1 روز نوری ≈ 26 میلیارد کیلومتر
• 1 هفته نوری ≈ 181 میلیارد کیلومتر
• 1 ماه نوری ≈ 790 میلیارد کیلومتر

فاصله در سال نوری

سال نوری برای نمایش کیفی مقیاس های فاصله در نجوم مناسب است.

مقیاس	ارزش (سالهای سنت)	شرح
ثانیه ها	4 10-8	میانگین فاصله تا حدود 380000 کیلومتر است. این بدان معناست که یک پرتو نور ساطع شده از سطح حدود 1.3 ثانیه طول می کشد تا به سطح ماه برسد.
دقایق	1.6·10-5	یک واحد نجومی تقریباً برابر با 150 میلیون کیلومتر است. بنابراین نور تقریباً در 500 ثانیه (8 دقیقه و 20 ثانیه) به زمین می رسد.
تماشا کردن	0,0006	میانگین فاصله از خورشید تقریباً 5 ساعت نوری است.
	0,0016	دستگاه های پایونیر و سری های فراتر از آن، در حدود 30 سال پس از پرتاب، به فاصله حدود صد واحد نجومی از خورشید حرکت کرده اند و زمان پاسخگویی آنها به درخواست های زمین تقریباً 14 ساعت است.
سال	1,6	لبه داخلی فرضی در 50000 a واقع شده است. ه. از خورشید، و بیرونی - 100000 a. ه- حدود یک سال و نیم طول می کشد تا نور فاصله ای از خورشید تا لبه بیرونی ابر را طی کند.
	2,0	حداکثر شعاع ناحیه نفوذ گرانشی خورشید ("کره های تپه") تقریباً 125000 واحد نجومی است. ه.
	4,2	نزدیکترین آنها به ما (بدون احتساب خورشید)، پروکسیما قنطورس، در فاصله 4.2 سال نوری قرار دارد. از سال.
هزاره	26 000	مرکز کهکشان ما تقریباً 26000 سال نوری از خورشید فاصله دارد.
	100 000	قطر دیسک ما 100000 سال نوری است.
میلیون ها سال	2.5 10 6	نزدیکترین M31 به ما، همان معروف، 2.5 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.
	3.14 10 6	(M33) در فاصله 3.14 میلیون سال نوری از ما قرار دارد و دورترین جسم ثابت است که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است.
	5.8 10 7	نزدیکترین آنها، خوشه سنبله، 58 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.
	ده ها میلیون سال نوری	اندازه مشخصه خوشه های کهکشانی بر اساس قطر.
	1.5 10 8 - 2.5 10 8	ناهنجاری گرانشی "جذاب بزرگ" در فاصله 150 تا 250 میلیون سال نوری از ما قرار دارد.
میلیاردها سال	1.2 10 9	دیوار بزرگ اسلون یکی از بزرگترین سازندهای جهان است که ابعاد آن حدود 350 Mpc است. حدود یک میلیارد سال طول می کشد تا نور از انتهایی به انتهای دیگر حرکت کند.
	1.4 10 10	اندازه ناحیه مرتبط با علت کیهان. این از سن جهان و حداکثر سرعت انتقال اطلاعات - سرعت نور - محاسبه می شود.
	4.57 10 10	فاصله همراه از زمین تا لبه جهان قابل مشاهده در هر جهت. شعاع همراه جهان قابل مشاهده (در چارچوب مدل استاندارد کیهان شناسی Lambda-CDM).



مطمئناً، در برخی از فیلم‌های علمی تخیلی اکشن عبارت a la “twenty to Tatooine” را شنیده‌ام سال نوری"، بسیاری سوالات مشروع پرسیدند. به برخی از آنها اشاره می کنم:

آیا یک سال زمان نیست؟

بعدش چیه سال روشن?

چند کیلومتر است؟

چه مدت طول می کشد تا غلبه کند سال روشن سفینه فضاییبا زمین?

تصمیم گرفتم مقاله امروز را به توضیح معنای این واحد اندازه گیری، مقایسه آن با کیلومترهای معمولی و نشان دادن مقیاسی که در آن عمل می کند اختصاص دهم. کائنات.

مسابقه مجازی

بیایید شخصی را تصور کنیم که برخلاف تمام قوانین، در یک بزرگراه با سرعت 250 کیلومتر در ساعت عجله می کند. در عرض دو ساعت 500 کیلومتر و در چهار - به اندازه 1000 کیلومتر را طی می کند.

به نظر می رسد که این سرعت است! اما برای دور زدن کل کره زمین (≈ 40000 کیلومتر)، مسابقه ما به 40 برابر زمان بیشتری نیاز دارد. و این در حال حاضر 4 x 40 = 160 ساعت است. یا تقریبا یک هفته کامل رانندگی مداوم!

در پایان اما نمی گوییم که او 40000000 متر را طی کرد. زیرا تنبلی همیشه ما را مجبور به اختراع و استفاده از واحدهای اندازه گیری جایگزین کوتاهتر کرده است.

حد.

از یک دوره فیزیک مدرسه، همه باید بدانند که سریعترین سوارکار است کائنات- سبک. در یک ثانیه، پرتو آن مسافتی تقریباً 300000 کیلومتری را طی می کند و به این ترتیب در 0.134 ثانیه دور کره زمین می چرخد. این 4,298,507 برابر سریعتر از مسابقه مجازی ما است!

از جانب زمینقبل از ماهنور به طور متوسط ​​به 1.25 ثانیه می رسد، تا آفتابپرتو آن در کمتر از 8 دقیقه خواهد رسید.

عظیم، اینطور نیست؟ اما وجود سرعت های بیشتر از سرعت نور هنوز ثابت نشده است. بنابراین، دنیای علمی تصمیم گرفت که اندازه گیری مقیاس های کیهانی در واحدهایی که یک موج رادیویی (که به ویژه نور است) در فواصل زمانی معینی حرکت می کند، منطقی است.

فاصله ها.

بدین ترتیب، سال روشن- چیزی بیش از مسافتی که یک پرتو نور در یک سال طی می کند. در مقیاس های بین ستاره ای، استفاده از واحدهای فاصله کوچکتر از این چندان منطقی نیست. و با این حال آنها آنجا هستند. در اینجا مقادیر تقریبی آنها آمده است:

1 ثانیه نوری ≈ 300000 کیلومتر؛

1 دقیقه نوری ≈ 18000000 کیلومتر؛

1 ساعت نوری ≈ 1,080,000,000 کیلومتر؛

1 روز نوری ≈ 26,000,000,000 کیلومتر؛

1 هفته نوری ≈ 181,000,000,000 کیلومتر؛

1 ماه نوری ≈ 790,000,000,000 کیلومتر.

حالا، برای اینکه بفهمید اعداد از کجا آمده‌اند، بیایید محاسبه کنیم که یک برابر است سال روشن.

365 روز در سال، 24 ساعت در روز، 60 دقیقه در یک ساعت و 60 ثانیه در دقیقه وجود دارد. بنابراین، یک سال شامل 365 x 24 x 60 x 60 = 31،536،000 ثانیه است. نور در یک ثانیه 300000 کیلومتر را طی می کند. بنابراین، در یک سال پرتو آن مسافت 31536000 x 300000 = 9460800000000 کیلومتر را پوشش می دهد.

این عدد به این صورت است: نه تریلیون و چهارصد و شصت میلیارد و هشتصد میلیونکیلومتر

البته معنی دقیق سال نوریبا چیزی که ما محاسبه کردیم کمی متفاوت است. اما هنگام توصیف فاصله تا ستاره ها در مقالات علمی عامه پسند بالاترین دقتاصولاً نیازی به آن نیست و صد یا دو میلیون کیلومتر در اینجا نقش خاصی نخواهد داشت.

حالا بیایید به آزمایشات فکری خود ادامه دهیم...

مقیاس.

بیایید آن را مدرن فرض کنیم سفینه فضاییبرگها منظومه شمسیبا سومین سرعت فرار (≈ 16.7 کیلومتر بر ثانیه). اولین سال روشناو در 18000 سال بر آن غلبه خواهد کرد!

4,36 سال نوریبه نزدیکترین منظومه ستاره ای به ما ( آلفا قنطورس، تصویر را در ابتدا ببینید) حدود 78 هزار سال دیگر بر آن غلبه خواهد کرد!

ما کهکشان راه شیریبا قطر تقریبی 100000 سال نوری 1 میلیارد و 780 میلیون سال دیگر عبور خواهد کرد.

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، کمیت‌های فضایی فیزیکی جدیدی به دست می‌دهد: ثانیه نوری، دقیقه نوری، روز نوری، ماه نوری، سال نوری. به عنوان مثال، در هر ثانیه یک پرتو نور (در فضا - 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. بدنه های حاشیه ای منظومه شمسیبر اساس ایده های مدرن، آنها در فاصله یک سال نوری به دور 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.

اخترشناسان برای محاسبات خود از واحدهای اندازه گیری خاصی استفاده می کنند که همیشه واضح نیستند مردم عادی. این قابل درک است، زیرا اگر فاصله های کیهانی بر حسب کیلومتر اندازه گیری می شد، آنگاه تعداد صفرها چشم ها را خیره می کرد. بنابراین، برای اندازه گیری فواصل کیهانی مرسوم است که از مقادیر بسیار بزرگتر استفاده شود: واحد نجومی، سال نوری و پارسک.

اغلب برای نشان دادن فواصل در منظومه شمسی بومی ما استفاده می شود. اگر بتوانیم آن را در کیلومتر (384000 کیلومتر) نیز بیان کنیم، نزدیکترین مسیر به پلوتون تقریباً 4250 میلیون کیلومتر است و درک این امر دشوار خواهد بود. برای چنین فواصل، زمان استفاده از یک واحد نجومی (AU)، برابر با میانگین فاصله از سطح زمین تا خورشید است. به عبارت دیگر، 1 a.u. با طول نیم محور اصلی مدار زمین ما (150 میلیون کیلومتر) مطابقت دارد. حال، اگر بنویسید که کمترین فاصله تا پلوتون 28 واحد نجومی است و طولانی‌ترین مسیر می‌تواند 50 واحد نجومی باشد، تصور آن بسیار آسان‌تر است.

بزرگترین سال نوری بعدی است. اگرچه کلمه «سال» در آنجا وجود دارد، اما نباید چنین فکر کرد ما در مورددر مورد زمان یک سال نوری 63240 واحد نجومی است. این مسیری است که یک پرتو نور در طول یک سال طی می کند. ستاره شناسان محاسبه کرده اند که از دورترین نقاط جهان، یک پرتو نور بیش از 10 میلیارد سال طول می کشد تا به ما برسد. برای تصور این فاصله عظیم، بیایید آن را بر حسب کیلومتر بنویسیم: 9500000000000000000000. نود و پنج میلیارد تریلیون کیلومتر معمولی.

دانشمندان شروع به حدس زدن کردند که نور فوراً حرکت نمی کند، بلکه با سرعت معینی حرکت می کند و از سال 1676 شروع شد. در این زمان بود که یک ستاره شناس دانمارکی به نام اوله رومر متوجه شد که کسوف یکی از ماهواره های مشتری شروع به تأخیر می کند و این دقیقاً زمانی اتفاق می افتد که زمین در مدار خود به سمت مخالف خورشید یعنی طرف مقابل حرکت می کند. جایی که مشتری بود مدتی گذشت، زمین شروع به حرکت به عقب کرد و خسوف ها دوباره شروع به نزدیک شدن به برنامه قبلی خود کردند.

بنابراین، حدود 17 دقیقه اختلاف زمانی مشخص شد. از این مشاهدات به این نتیجه رسید که نور 17 دقیقه طول می کشد تا مسافتی به اندازه طول مدار زمین را طی کند. از آنجایی که ثابت شد قطر مدار تقریباً 186 میلیون مایل است (اکنون این ثابت 939،120،000 کیلومتر است)، مشخص شد که پرتو نور با سرعتی در حدود 186 هزار مایل در ثانیه حرکت می کند.

قبلاً در زمان ما، به لطف پروفسور آلبرت مایکلسون، که تصمیم گرفت تا حد امکان دقیق سال نوری را تعیین کند، با استفاده از روشی متفاوت، نتیجه نهایی به دست آمد: 186284 مایل در 1 ثانیه (تقریباً 300 کیلومتر بر ثانیه). حال اگر تعداد ثانیه های یک سال را بشماریم و در این عدد ضرب کنیم، متوجه می شویم که طول یک سال نوری 5,880,000,000,000 مایل است که معادل 9,460,730,472,580.8 کیلومتر است.

برای اهداف عملی، ستاره شناسان اغلب از یک واحد فاصله به نام پارسک استفاده می کنند. این برابر است با جابجایی ستاره در برابر پس‌زمینه اجرام آسمانی به اندازه 1 اینچ هنگامی که ناظر به اندازه 1 شعاع جابجا شود.

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.