Valtavia ulkoavaruksia on erittäin vaikea laskea kilometreinä tai maileina. Tutkijat ajattelivat löytää muita yksiköitä suurten etäisyyksien mittaamiseen. Tieteiselokuvien ja kirjojen fanit kuulevat usein valovuodesta. Mutta kaikki eivät voi selittää, mitä nämä sanat tarkoittavat. Jotkut eivät näe sen eroa tavalliseen maalliseen.
Tämä arvo on suosittu kosmisen etäisyyden mittayksikkö. Kun määrität sitä, käytä:
- valonnopeus,
- sekuntien määrä vastaa 365 päivää.
Tärkeä ehto tällaiselle laskelmalle on se, että gravitaatiokentät eivät vaikuta valoon. Tämä vaatimus täyttyy tyhjiöllä. Siinä minkä tahansa sähkömagneettisen säteen etenemisnopeus pysyy vakiona.
1600-luvulla tiedemiehet yrittivät määrittää valonnopeus. Aikaisemmin tähtitieteilijät olettivat, että säteet kulkevat avaruuden läpi välittömästi. Galileo Galilei epäili tätä. Hän asetti tavoitteeksi laskea aika, joka kuluu valonsäteen kulkemiseen tietyn matkan, joka vastaa kahdeksan kilometriä. Mutta hänen kokeilunsa epäonnistuivat. Myös tanskalaisen tiedemiehen O. Römerin tutkimus epäonnistui. Hän havaitsi väliaikaisen eron muiden planeettojen satelliittien pimennyksissä maan sijainnista riippuen. Kun se on kauempana toisesta avaruusobjektista, valonsäteet tarvitsevat enemmän aikaa päästäkseen maan pinnalle. Hän ei pystynyt laskemaan heidän nopeuttaan.
Englantilainen James Bradley laski likimääräisen valon nopeuden ensimmäistä kertaa 1700-luvulla. Tämä tähtitieteilijä asetti sen arvoksi 301 000 km/s. Viime vuosisadalla tutkijat pystyivät laskemaan säteen nopeuden tarkasti käyttämällä Maxwellin sähkömagnetismiteoriaa. Tutkimukset tehtiin uusimmilla lasertekniikoilla ottaen huomioon niiden taitekertoimet. Laskettu valon nopeus oli 299 792 kilometriä 458 metriä sekunnissa. Tämä auttoi määrittämään sopivan mittayksikön ulkoavaruus.
Mikä on 1 valovuosi kilometreissä
Laskelman perustaksi otettiin 365 päivää. Jos lasket päivittäisen arvon sekunneissa, saat 86 400 sekuntia. Ja kaikkina näinä päivinä heidän lukumääränsä on 31 557 600.
Laskemme kuinka kauas valonsäde kulkee sekunnissa. Kun tämä arvo kerrotaan 31 557 600:lla, saadaan hieman yli 9,4 biljoonaa. Se on valovuosi kilometreissä mitattuna. Juuri tämän matkan valonsäde kulkee 365 päivässä tyhjiössä. Hän tekee sellaisen polun, lentää maan kiertoradalla ilman gravitaatiokenttien vaikutusta.
Esimerkkejä tällä tavalla lasketuista etäisyyksistä
- Valon säde kattaa etäisyyden Maasta Kuuhun 1 minuutissa 3 sekunnissa;
- 100 000 sellaisessa vuodessa voimme määrittää galaktisen levymme halkaisijan;
- Etäisyys valotunteina Auringosta Plutoon on 5,25 tuntia;
- Maasta tuleva säde saavuttaa Andromedan galaksin 2 500 000 valovuoden kuluttua ja tähden Proxima Centauriin vain neljässä;
- auringonvalo saavuttaa planeettamme 8,20 minuutissa;
- Galaksimme keskus sijaitsee 26 tuhannen valovuoden etäisyydellä Auringosta;
- Neitsytjoukko sijaitsee 58 000 tuhannen samanlaisen vuoden etäisyydellä planeettamme;
- Kymmeninä miljoonina tällaisina vuosina galaksijoukkojen halkaisija mitataan;
- Suurin mitattu etäisyys Maasta näkyvän maailmankaikkeuden reunaan oli 45 miljardia valovuotta.
Miksi hän on niin tärkeä
Laskettu valonnopeus auttoi tähtitieteilijät määrittämään planeettojen, tähtien ja galaksien välinen etäisyys. Kävi selväksi, että tähden säteilemä valo ei saavuta maapalloa salaman nopeudella. Tarkkailemalla avaruusobjekteja taivaalla näemme menneisyyden. Satoja vuosia sitten tapahtuneen kaukaisen planeetan räjähdyksen tutkijat tallentavat vasta tänään.
Universumissamme laskelmien käyttö tässä mittayksikössä on kätevää. Tunteja, viikkoja tai kuukausia käytetään harvemmin. Kun määritetään etäisyys kaukaisiin avaruuskohteisiin, tuloksena oleva arvo on valtava. Tällaisten arvojen käyttäminen matemaattisissa laskelmissa on vaikeaa ja epäkäytännöllistä. Tutkijat ottivat tämän huomioon, ja suurten etäisyyksien tähtitieteellisiin laskelmiin he käyttävät eri mittayksikköä - parsekia. Monimutkaisille matemaattisille laskelmille se on hyväksyttävämpi. Valovuosi on yhtä kuin kolmasosa parsekista.
Valovuosien suhde maan vuosiin
Mittaamme usein etäisyyttä elämässämme: töihin, lähimpään kauppaan, toiseen kaupunkiin. Vertailemme eri määriä keskenään. Tämä auttaa ymmärtämään eroa. Valovuosien ja maan vuosien käsitteet näyttävät monista samanlaisilta, elleivät samoilta. Niitä halutaan vertailla. Tässä sinun on ensin valittava, mitä tarkoittaa maavuosi. Voit määrittää sen matkaksi, jonka planeettamme kulkee 365 päivässä. Näillä parametreilla yksi valon kaltainen jakso on 63 tuhatta maavuotta.
Jos maapallo lasketaan päivinä, sitä pidetään aikayksikkönä. Valo osoittaa etäisyyttä. Ja tällaisten arvojen vertailu on turhaa. Tässä tapauksessa kysymykseen ei ole vastausta.
Video
Tämä video auttaa sinua ymmärtämään, mikä valovuosi on.
Etkö saanut vastausta kysymykseesi? Ehdota aihetta kirjoittajille.
Elämme mitä tahansa elämäntapaa, mitä tahansa teemme, tavalla tai toisella, käytämme joitain mittayksiköitä päivittäin. Pyydämme lasillisen vettä, lämmitämme oman aamiaisemme tiettyyn lämpötilaan, arvioimme visuaalisesti, kuinka paljon tarvitsemme kävellä lähimpään postiin, sovimme tapaamisen tietty aika ja niin edelleen. Kaikki nämä toimet vaativat
Ei vain laskelmia, vaan myös tietty mittaus eri numeerisista luokista: etäisyys, määrä, paino, aika ja niin edelleen. Meidän Jokapäiväinen elämä käytämme numeroita säännöllisesti. Ja näihin numeroihin on jo pitkään totuttu, ikään kuin jonkinlaisiin työkaluihin. Mutta mitä tapahtuu, kun poistumme jokapäiväiseltä mukavuusalueeltamme ja kohtaamme meille epätavallisia numeroita? SISÄÄN Tämä artikkeli puhumme maailmankaikkeuden fantastisista hahmoista.
universaaleja avoimia tiloja
Vielä yllättävämpää on tilanne kosmisten etäisyyksien kanssa. Olemme varsin tietoisia kilometreistä naapurikaupunkiin ja jopa Moskovasta New Yorkiin. Mutta on vaikea kuvitella etäisyyksiä visuaalisesti, kun on kyse tähtijoukkojen mittakaavasta. Nyt tarvitsemme niin sanotun valovuoden. Loppujen lopuksi jopa naapuritähtien väliset etäisyydet ovat erittäin suuria, ja niiden mittaaminen kilometreissä tai maileissa on yksinkertaisesti irrationaalista. Ja tässä pointti ei ole vain valtavien tuloksena olevien lukujen havaitsemisen vaikeudessa, vaan myös niiden nollien lukumäärässä. Ongelmana tulee numeron kirjoittaminen. Esimerkiksi etäisyys Maasta Marsiin lähimmän lähestymisen aikana on 55,7 miljoonaa kilometriä. Arvo, jossa on kuusi nollaa. Mutta Mars on yksi lähimmistä avaruusnaapureistamme! Etäisyys lähimpään tähteen aurinkoa lukuun ottamatta on miljoonia kertoja suurempi. Ja sitten, jos mittaamme sen kilometreissä tai maileissa, tähtitieteilijöiden täytyisi käyttää tuntikausia ajastaan vain näiden jättimäisten määrien tallentamiseen. Valovuosi ratkaisi tämän ongelman. Tie ulos oli varsin nerokas.
Mikä on valovuosi?
Sen sijaan, että keksittäisiin uusi mittayksikkö, joka on pienemmän kertaluvun yksiköiden summa (kuten millimetreillä, sentteillä, metreillä, kilometreillä), päätettiin sitoa etäisyys aikaan. Itse asiassa se, että aika on myös fyysinen kenttä, joka vaikuttaa tapahtumiin, on enemmän
lisäksi, että se on yhdistetty ja muunnettavissa avaruuden kanssa, löysi Albert Einstein ja todisti suhteellisuusteoriallaan. Valon nopeudesta on tullut vakionopeus. Ja tietyn etäisyyden valonsäteen kulkeminen aikayksikköä kohti antoi uusia fyysisiä tilasuureita: valosekunti, valominuutti, valopäivä, valokuukausi, valovuosi. Esimerkiksi sekunnissa valonsäde (avaruusolosuhteissa - tyhjiö) kulkee noin 300 tuhannen kilometrin matkan. On helppo laskea, että yksi valovuosi on noin 9,46 * 10 15 . Joten etäisyys Maasta lähimpään kosmiseen kappaleeseen, Kuuhun, on hieman enemmän kuin yksi valosekunti, Aurinkoon - noin kahdeksan valominuuttia. marginaalisia ruumiita aurinkokunta Nykyaikaisten käsitteiden mukaan ne kiertävät yhden valovuoden etäisyydellä. Meitä seuraavaksi lähin tähti, tai pikemminkin kaksoistähtijärjestelmä, Alfa ja Proxima Centauri, on niin kaukana, että jopa niiden valo saavuttaa kaukoputkemme vasta neljä vuotta sen alkamisen jälkeen. Ja loppujen lopuksi nämä ovat edelleen meitä lähimpänä olevat taivaankappaleet. Valoa toiselta puolelta Linnunrata kestää yli satatuhatta vuotta päästäkseen meille.
Galaktiset etäisyysasteikot
Valovuosi ( St. G., ly) on järjestelmän ulkopuolinen pituusyksikkö, joka vastaa valon yhden vuoden aikana kulkemaa matkaa.
Tarkemmin sanottuna Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton (IAU) määritelmän mukaan valovuosi on yhtä suuri kuin etäisyys, jonka valo kulkee tyhjiössä, ilman gravitaatiokenttien vaikutusta, yhden Julian vuoden aikana (joka on määritelmän mukaan 365,25 standardipäivää). 86 400 SI sekuntia tai 31 557 600 sekuntia). Juuri tätä määritelmää suositellaan käytettäväksi populaaritieteellisessä kirjallisuudessa. SISÄÄN ammattikirjallisuutta parsekkeja ja yksiköiden kerrannaisia (kilo- ja megaparsekkeja) käytetään yleensä valovuoden sijasta suurten etäisyyksien ilmaisemiseen.
Aikaisemmin (ennen vuotta 1984) valovuosi oli etäisyys valon halki yhdelle trooppiselle vuodelle, joka on määrätty aikakaudelle 1900.0. Uusi määritelmä eroaa vanhasta noin 0,002 %. Koska tätä etäisyysyksikköä ei käytetä erittäin tarkkoihin mittauksiin, vanhan ja uuden määritelmän välillä ei ole käytännön eroa.
Numeeriset arvot
Valovuosi on:
- 9 460 730 472 580 800 metriä (noin 9,46 petametriä)
- 63 241,077 tähtitieteellistä yksikköä (AU)
- 0,306601 parsek
Liittyvät yksiköt
Seuraavia yksiköitä käytetään melko harvoin, yleensä vain suosituissa julkaisuissa:
- 1 valosekunti = 299 792,458 km (täsmälleen)
- 1 valominuutti ≈ 18 miljoonaa km
- 1 valotunti ≈ 1079 miljoonaa km
- 1 valopäivä ≈ 26 miljardia km
- 1 valoviikko ≈ 181 miljardia km
- 1 valokuukausi ≈ 790 miljardia km
Etäisyys valovuosina
Valovuosi on kätevä etäisyysasteikkojen kvalitatiiviseen esittämiseen tähtitieteen alalla.
| Mittakaava | Arvo (pyhän vuodet) | Kuvaus |
|---|---|---|
| Sekuntia | 4 10 -8 | Keskimääräinen etäisyys on noin 380 000 km. Tämä tarkoittaa, että kestää noin 1,3 sekuntia, ennen kuin pinnalta säteilevä valonsäde saavuttaa Kuun pinnan. |
| pöytäkirja | 1,6 10 -5 | Yksi tähtitieteellinen yksikkö vastaa noin 150 miljoonaa kilometriä. Siten valo etenee Maasta noin 500 sekunnissa (8 minuuttia 20 sekunnissa). |
| Katsella | 0,0006 | Keskimääräinen etäisyys Auringosta noin 5 valotuntiin. |
| 0,0016 | Pioneerin ja -sarjan laitteet, jotka lentävät yli, noin 30 vuotta laukaisun jälkeen vetäytyivät noin sadan tähtitieteellisen yksikön etäisyydelle Auringosta, ja niiden vasteaika Maan pyyntöihin on noin 14 tuntia. | |
| vuosi | 1,6 | Hypoteesin sisäreuna sijaitsee 50 000 AU:ssa. e. Auringosta ja ulompi - 100 000 a. e. Etäisyyden kattamiseksi Auringosta pilven ulkoreunaan valo kestää noin puolitoista vuotta. |
| 2,0 | Auringon painovoiman alueen ("Hill's Spheres") enimmäissäde on noin 125 000 AU. e. | |
| 4,2 | Meitä lähin (Aurinkoa lukuun ottamatta), Proxima Centauri, sijaitsee 4,2 sv:n etäisyydellä. vuoden. | |
| Vuosituhat | 26 000 | Galaksimme keskus on noin 26 000 valovuoden päässä Auringosta. |
| 100 000 | Levymme halkaisija on 100 000 valovuotta. | |
| Miljoonia vuosia | 2,5 10 6 | Meitä lähin M31, kuuluisa, on 2,5 miljoonan valovuoden päässä meistä. |
| 3,14 10 6 | (M33) sijaitsee 3,14 miljoonan valovuoden päässä ja on kaukaisin paljaalla silmällä näkyvä paikallaan oleva objekti. | |
| 5,8 10 7 | Lähin, Neitsytjoukko, on 58 miljoonan valovuoden päässä meistä. | |
| Kymmeniä miljoonia valovuosia | Halkaisijaltaan tyypillinen galaksijoukkojen koko. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Gravitaatiopoikkeama "Great Attractor" sijaitsee 150-250 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä. | |
| Miljardeja vuosia | 1,2 10 9 | Sloanin muuri on yksi maailman suurimmista muodostelmista, sen mitat ovat noin 350 Mpc. Kestää noin miljardi vuotta, jotta valo voittaa sen päästä päähän. |
| 1.4 10 10 | Universumin kausaalisesti yhteydessä olevan alueen koko. Se lasketaan maailmankaikkeuden iästä ja suurimmasta tiedonsiirtonopeudesta - valon nopeudesta. | |
| 4,57 10 10 | Liikkumisetäisyys Maasta havaittavan maailmankaikkeuden reunaan mihin tahansa suuntaan; havaittavan maailmankaikkeuden liikkumissäde (standardin Lambda-CDM-kosmologisen mallin puitteissa). |
NASA ilmoitti 22. helmikuuta 2017, että yhden tähden TRAPPIST-1:n ympäriltä on löydetty 7 eksoplaneettaa. Kolme niistä on sellaisilla etäisyyksillä tähdestä, jolla planeetalla voi olla nestemäistä vettä ja vesi on avain elämään. On myös raportoitu, että tämä tähtijärjestelmä sijaitsee 40 valovuoden etäisyydellä Maasta.
Tämä viesti aiheutti paljon melua tiedotusvälineissä, joistakin jopa tuntui, että ihmiskunta oli askeleen päässä uusien siirtokuntien rakentamisesta lähelle uusi tähti, mutta se ei ole. Mutta 40 valovuotta on paljon, se on PALJON, se on liian monta kilometriä, eli tämä on hirvittävän kolossaali etäisyys!
Fysiikan kurssilta tunnetaan kolmas avaruuden nopeus- Tämä on nopeus, jolla kappaleella on oltava maan pinnalla, jotta se poistuisi aurinkokunnasta. Tämän nopeuden arvo on 16,65 km/s. perinteinen orbitaali avaruusaluksia alkaa nopeudella 7,9 km/s ja kiertää maata. Periaatteessa 16-20 km/s nopeus on melko edullinen nykyaikaisille maallisille teknologioille, mutta ei sen enempää!
Ihmiskunta ei ole vielä oppinut kiihdyttämään avaruusaluksia nopeammin kuin 20 km/s.
Lasketaan kuinka monta vuotta kestää, että 20 km/s nopeudella lentävä tähtialus ylittää 40 valovuotta ja saavuttaa tähden TRAPPIST-1.
Yksi valovuosi on etäisyys, jonka valonsäde kulkee tyhjiössä ja valon nopeus on noin 300 000 km/s.
Ihmisen valmistama avaruusalus lentää 20 km/s nopeudella eli 15 000 kertaa valon nopeutta hitaammin. Sellainen alus voittaa 40 valovuotta ajassa, joka on 40*15000=600000 vuotta!
Maa-alus (nykyisellä tekniikan tasolla) lentää TRAPPIST-1-tähdelle noin 600 tuhannen vuoden kuluttua! Homo sapiens on olemassa maan päällä (tutkijoiden mukaan) vain 35-40 tuhatta vuotta ja täällä jopa 600 tuhatta vuotta!
Lähitulevaisuudessa teknologia ei salli ihmisen saavuttaa tähti TRAPPIST-1. Jopa lupaavien moottorien (ioni-, fotoni-, avaruuspurjeet jne.), jotka eivät ole maallisessa todellisuudessa, voidaan arvioida kiihdyttävän laivan nopeuteen 10 000 km/s, mikä tarkoittaa, että lentoaika TRAPPIST-1-järjestelmään lyhennetään 120 vuoteen. Tämä on jo enemmän tai vähemmän hyväksyttävä aika lentää keskeytetyn animaation avulla tai useille siirtolaissukupolville, mutta nykyään kaikki nämä moottorit ovat fantastisia.
Jopa lähimmät tähdet ovat liian kaukana ihmisistä, liian kaukana, galaksimme tai muiden galaksiemme tähdistä puhumattakaan.
Linnunradan galaksimme halkaisija on noin 100 tuhatta valovuotta, eli nykyaikaisen maanpäällisen aluksen polku päästä päähän on 1,5 miljardia vuotta! Tieteen mukaan maapallomme on 4,5 miljardia vuotta vanha ja monisoluinen elämä noin 2 miljardia vuotta vanha. Etäisyys meitä lähimpään galaksiin - Andromeda-sumuon - on 2,5 miljoonan valovuoden päässä Maasta - mitkä hirvittävät etäisyydet!
Kuten näette, kaikista nykyään elävistä ihmisistä kukaan ei koskaan astu jalkansa planeetan maan päälle lähelle toista tähteä.
Kuten tiedät, tutkijat keksivät tähtitieteellisen yksikön mitatakseen etäisyyksiä Auringosta planeetoihin sekä planeettojen välillä. Mikä on valovuosi?
Ensinnäkin on huomattava, että valovuosi on myös tähtitieteen mittayksikkö, mutta ei ajan mittayksikkö (kuten se saattaa näyttää sanan "vuosi" merkityksestä päätellen), vaan etäisyyden.
Mikä on valovuosi
Kun tiedemiehet pystyivät laskemaan etäisyydet lähimpiin tähtiin, kävi selväksi, että tähtimaailmassa tähtitieteellistä yksikköä oli hankala käyttää. Oletetaan aluksi, että etäisyys Auringosta lähimpään tähteen on noin 4,5 valovuotta. Tämä tarkoittaa, että valo Auringosta lähimpään tähteen (se on muuten nimeltään Proxima Centauri) lentää 4,5 vuotta! Kuinka suuri tämä etäisyys on? Emme kyllästy ketään matematiikassa, huomaamme vain, että valohiukkaset lentää sekunnissa 300 000 kilometriä. Eli jos lähetät signaalin taskulampulla kohti Kuuta, tämä valo näkyy siellä alle puolessatoista sekunnissa. Valo kulkee Auringosta Maahan 8,5 minuutissa. Ja kuinka paljon valonsäteet sitten lentävät ohi vuodessa?
Sanotaanpa vaikka: valovuosi on noin 10 biljoonaa kilometriä(biljoona on yksi, jota seuraa kaksitoista nollaa). Tarkemmin sanottuna 9 460 730 472 581 kilometriä. Jos lasketaan uudelleen tähtitieteellisissä yksiköissä, se on noin 67 000. Ja tämä on vain lähimpään tähteen!
On selvää, että tähtien ja galaksien maailmassa astronominen yksikkö ei sovellu mittauksiin. Valovuosien laskelmissa on helpompi toimia.
Soveltuvuus tähtien maailmassa
Esimerkiksi etäisyys Maasta taivaan kirkkaimpaan tähteen Siriukseen on 8 valovuotta. Ja etäisyys Auringosta Pohjantähteen on noin 600 valovuotta. Eli valo meiltä pääsee sinne 600 vuodeksi. Se on noin 40 miljoonaa tähtitieteellistä yksikköä. Vertailun vuoksi huomautamme, että galaksimme - Linnunradan - koko (halkaisija) on noin 100 000 valovuotta. Lähin naapurimme, Andromeda-sumuksi kutsuttu spiraaligalaksi, on 2,52 miljoonan valovuoden päässä Maasta. On erittäin hankalaa ilmaista tämä tähtitieteellisillä yksiköillä. Mutta universumissa on esineitä, jotka ovat 15 miljardin valovuoden etäisyydellä meistä. Näin ollen havaittavan maailmankaikkeuden säde on 13,77 miljardia valovuotta. Ja kuten tiedätte, koko universumi ulottuu havaittavan osan ulkopuolelle.
Muuten, havaittavan maailmankaikkeuden halkaisija ei ole ollenkaan 2 kertaa suurempi kuin säde, kuten voisi luulla. Asia on siinä, että avaruus laajenee ajan myötä. Ne kaukaiset kohteet, jotka säteilivät valoa 13,77 miljardia vuotta sitten, lensivät vielä kauemmaksi meistä. Nykyään ne ovat yli 46,5 miljardin valovuoden päässä. Kaksinkertaistamalla tämän saamme 93 miljardia valovuotta. Tämä on havaittavan maailmankaikkeuden todellinen halkaisija. Joten sen avaruuden osan koko, jota tarkkaillaan (ja jota kutsutaan myös metagalaksiksi) kasvaa koko ajan.
Ei ole mitään järkeä mitata tällaisia etäisyyksiä kilometreissä tai tähtitieteellisissä yksiköissä. Rehellisesti sanottuna valovuodet eivät myöskään sovi tähän. Mutta ei mitään parempia ihmisiä ei ole vielä selvitetty. Luvut ovat niin suuria, että vain tietokone pystyy käsittelemään niitä.
Valovuoden määritelmä ja olemus
Täten, valovuosi (st. g.) on pituusyksikkö, ei aika, joka on auringonsäteen vuodessa eli 365 päivässä kulkema matka. Tämä mittayksikkö on erittäin kätevä sen selkeyden vuoksi. Sen avulla voit vastata kysymykseen, minkä ajan kuluttua voit odottaa vastausta, jos lähetät sähkömagneettisen viestin tietylle tähdelle. Ja jos tämä ajanjakso on liian pitkä (esimerkiksi se on tuhat vuotta), sellaisissa toimissa ei ole mitään järkeä.
