22. februara 2017. NASA je objavila da je oko jedne zvijezde TRAPPIST-1 pronađeno 7 egzoplaneta. Tri od njih su u rasponu udaljenosti od zvijezde u kojoj se planeta može nalaziti tečna voda a voda je ključ života. Takođe se navodi da se ovaj zvjezdani sistem nalazi na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina od Zemlje.
Ova poruka je podigla veliku buku u medijima, nekima se čak činilo da je čovječanstvo na korak od izgradnje novih naselja u blizini nove zvijezde, ali nije tako. Ali 40 svjetlosnih godina je mnogo, to je PUNO, previše je kilometara, odnosno, ovo je monstruozno kolosalna udaljenost!
Iz kursa fizike poznata je treća kosmička brzina - to je brzina koju tijelo mora imati na površini Zemlje da bi prešlo Solarni sistem. Vrijednost ove brzine je 16,65 km/s. Obične svemirske letjelice u orbiti kreću brzinom od 7,9 km/s, a kruže oko Zemlje. U principu, brzina od 16-20 km/s je prilično pristupačna za moderne zemaljske tehnologije, ali ne više!
Čovječanstvo još nije naučilo kako da ubrza svemirske brodove brže od 20 km/s.
Izračunajmo koliko će godina biti potrebno da zvjezdani brod koji leti brzinom od 20 km/sek savlada 40 svjetlosnih godina i stigne do zvijezde TRAPPIST-1.
Jedna svjetlosna godina je udaljenost koju snop svjetlosti pređe u vakuumu, a brzina svjetlosti je približno 300.000 km/sec.
Svemirska letjelica koju je napravio čovjek leti brzinom od 20 km/s, odnosno 15.000 puta sporije od brzine svjetlosti. Takav brod će savladati 40 svjetlosnih godina za vrijeme jednako 40*15000=600000 godina!
Zemljani brod (sa trenutnim nivoom tehnologije) će doletjeti do zvijezde TRAPPIST-1 za oko 600 hiljada godina! Homo sapiens postoji na Zemlji (prema naučnicima) tek 35-40 hiljada godina, a ovde čak 600 hiljada godina!
U bliskoj budućnosti tehnologija neće dozvoliti osobi da stigne do zvijezde TRAPPIST-1. Čak i perspektivni motori (jonska, fotonska, svemirska jedra, itd.), koji nisu u zemaljskoj stvarnosti, mogu se procijeniti da ubrzavaju brod do brzine od 10.000 km/s, što znači da će vrijeme leta do sistema TRAPPIST-1 biće smanjen na 120 godina. Ovo je već manje-više prihvatljivo vrijeme za letenje uz pomoć suspendirane animacije ili za nekoliko generacija migranata, ali danas su svi ti motori fantastični.
Čak su i najbliže zvijezde još uvijek predaleko od ljudi, predaleko, a da ne spominjemo zvijezde naše Galaksije ili druge galaksije.
Prečnik naše galaksije Mliječni put je otprilike 100 hiljada svjetlosnih godina, odnosno put od kraja do kraja za moderni zemaljski brod će biti 1,5 milijardi godina! Nauka sugerira da je naša Zemlja stara 4,5 milijardi godina, a višećelijski život oko 2 milijarde godina. Udaljenost do nama najbliže galaksije - magline Andromeda - je 2,5 miliona svjetlosnih godina od Zemlje - kakve monstruozne udaljenosti!
Kao što vidite, od svih ljudi koji danas žive, niko nikada neće kročiti na zemlju planete blizu druge zvezde.
Sigurno, čuvši u nekom fantastičnom akcionom filmu izraz a la „20 na Tatooine svjetlosne godine“, mnogi su postavljali legitimna pitanja. Navest ću neke od njih:
Nije li godina pravo vrijeme?
Onda šta je svjetlosna godina?
Koliko kilometara ima?
Koliko će to trajati svjetlosna godina svemirski brod With zemlja?
Odlučio sam da današnji članak posvetim objašnjavanju značenja ove mjerne jedinice, upoređujući je s našim uobičajenim kilometrima i demonstrirajući skale koje Univerzum.
Virtual Racer.
Zamislite da osoba, kršeći sva pravila, juri autoputem brzinom od 250 km / h. Za dva sata će savladati 500 km, a za četiri - čak 1000. Osim ako se, naravno, pri tome ne sruši...
Čini se da je to brzina! Ali da bi oplovio cijeli svijet (≈ 40.000 km), našem će jahaču trebati 40 puta više vremena. A ovo je već 4 x 40 = 160 sati. Ili skoro cijelu sedmicu neprekidne vožnje!
Na kraju, međutim, nećemo reći da je prešao 40.000.000 metara. Pošto nas je lijenost oduvijek tjerala da izmišljamo i koristimo kraće alternativne mjerne jedinice.
Limit.
Iz školskog kursa fizike svi bi trebali znati da je najbrži jahač Univerzum- svjetlo. Za jednu sekundu njegov snop pređe udaljenost od približno 300.000 km, a globus će tako obići za 0,134 sekunde. To je 4,298,507 puta brže od našeg virtuelnog trkača!
Od zemlja prije Mjesec svjetlost dostiže u prosjeku za 1,25 s, do sunce njegov snop će pojuriti za nešto više od 8 minuta.
Kolosalno, zar ne? Ali postojanje brzina većih od brzine svjetlosti još nije dokazano. Stoga je naučni svijet odlučio da bi bilo logično mjeriti kosmičke razmjere u jedinicama koje radio val prođe u određenim vremenskim intervalima (što je svjetlost, posebno).
Udaljenosti.
Na ovaj način, svjetlosna godina- ništa više od udaljenosti koju zraka svjetlosti savlada za godinu dana. Na međuzvjezdanim skalama, korištenje jedinica udaljenosti manjih od ove nema puno smisla. A ipak jesu. Evo njihovih približnih vrijednosti:
1 svjetlosna sekunda ≈ 300.000 km;
1 svjetlosna minuta ≈ 18.000.000 km;
1 svjetlosni sat ≈ 1.080.000.000 km;
1 svjetlosni dan ≈ 26.000.000.000 km;
1 svjetlosna sedmica ≈ 181.000.000.000 km;
1 svjetlosni mjesec ≈ 790.000.000.000 km.
A sada, da shvatite odakle dolaze brojevi, hajde da izračunamo čemu je jedan jednak svjetlosna godina.
Postoji 365 dana u godini, 24 sata u danu, 60 minuta u satu i 60 sekundi u minuti. Dakle, godina se sastoji od 365 x 24 x 60 x 60 = 31.536.000 sekundi. Svjetlost pređe 300.000 km u jednoj sekundi. Shodno tome, za godinu dana će njegov snop preći put od 31.536.000 x 300.000 = 9.460.800.000.000 km.
Ovaj broj glasi ovako: DEVET TRILIJUNA, ČETIRSTO ŠEZDESET MILIJARDI I OSAMSTO MILIONA kilometara.
Naravno, tačna vrijednost svjetlosna godina malo drugačije od onoga što smo izračunali. Ali pri opisivanju udaljenosti do zvijezda u popularnim naučnim člancima, u principu, najveća preciznost nije potrebna, a sto ili dva miliona kilometara ovdje neće igrati posebnu ulogu.
Sada nastavimo naše misaone eksperimente...
Vage.
Pretpostavimo moderno svemirski brod listovi Solarni sistem sa trećom svemirskom brzinom (≈ 16,7 km/s). Prvi svjetlosna godina on će savladati za 18.000 godina!
4,36 svjetlosne godine do našeg najbližeg zvezdanog sistema ( Alpha Centauri, pogledajte sliku na početku) prevladat će za oko 78 hiljada godina!
Naš galaksije Mliječni put, koji ima prečnik od približno 100.000 svjetlosne godine, preći će za 1 milijardu 780 miliona godina.
I to do nama najbližeg galaksije, svemirski brodžuri tek nakon 36 milijardi godina...
Ovo su pite. Ali u teoriji, čak Univerzum nastao prije samo 16 milijardi godina...
I na kraju...
Možete početi da se čudite kosmičkoj skali čak i bez odlaska dalje Solarni sistem jer je sam po sebi veoma velik. To su vrlo dobro i jasno pokazali, na primjer, kreatori projekta Da je Mesecsamo 1 piksel (Kad bi mjesec bio samo jedan piksel): http://joshworth.com/dev/pixelspace/pixelspace_solarsystem.html .
Ovim ću, možda, dovršiti današnji članak. Sva vaša pitanja, komentari i želje su dobrodošli u komentarima ispod.
Vansistemska jedinica dužine koja se koristi u astronomiji; 1 S. g. je jednako udaljenosti koju svjetlost prijeđe za 1 godinu. 1 S. g. \u003d 0,3068 parsec \u003d 9,4605 1015 m. Fizički enciklopedijski rječnik. M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov ... ... Physical Encyclopedia
SVJETLOSNA GODINA, jedinica astronomske udaljenosti, jednaka udaljenosti kojom svjetlost putuje otvoreni prostor ili u VAKUUMU za jednu tropsku godinu. Jedna svjetlosna godina je jednaka 9,46071012 km... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik
SVJETLOSNA GODINA, jedinica za dužinu koja se koristi u astronomiji: put koji svjetlost pređe za 1 godinu, tj. 9.466?1012 km. Udaljenost do najbliže zvijezde (Proxima Centauri) je otprilike 4,3 svjetlosne godine. Najudaljenije zvijezde u Galaksiji nalaze se na ... ... Moderna enciklopedija
Jedinica za međuzvjezdane udaljenosti; put koji svjetlost pređe za godinu dana, tj. 9,46 × 1012 km ... Veliki enciklopedijski rječnik
Svjetlosna godina- SVJETLOSNA GODINA, jedinica za dužinu koja se koristi u astronomiji: put koji svjetlost pređe za 1 godinu, tj. 9.466´1012 km. Udaljenost do najbliže zvijezde (Proxima Centauri) je otprilike 4,3 svjetlosne godine. Najudaljenije zvijezde u Galaksiji nalaze se na ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik
Nesistemska jedinica dužine koja se koristi u astronomiji. 1 svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost prijeđe za 1 godinu. 1 svjetlosna godina je jednaka 9,4605E+12 km = 0,307 kom... Astronomski rječnik
Jedinica za međuzvjezdane udaljenosti; put koji svjetlost pređe za godinu dana, odnosno 9,46 1012 km. * * * SVJETLA GODINA SVJETLA GODINA, jedinica za međuzvjezdanu udaljenost; put koji svjetlost pređe za godinu dana, tj. 9,46x1012 km... enciklopedijski rječnik
Svjetlosna godina- jedinica za rastojanje jednaka putu koji pređe svetlost u jednoj godini. Svjetlosna godina je 0,3 parseka... Koncepti savremene prirodne nauke. Pojmovnik osnovnih pojmova
svjetlosna godina- šviesmetis statusas T sritis Standardizacija i metrologija apibrėžtis Astronominis ilgio matavimo vienetas, lygus nuootoliui, kurį vakuume nusklinda šviesa po 1 atogrąžinius metus. Zymimas šm: 1 šm = 9,46073 10¹² km. atitikmenys: engl. svjetlo… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
svjetlosna godina- šviesmetis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. svjetlosna godina vok. Lichtjahr, n rus. svjetlosna godina, m pranc. année lumière, f … Fizikos terminų žodynas
Knjige
- Nema povratka. Komplet od 3 knjige, Lukjanov Aleksej, Naumov Ivan Sergejevič. Set od 3 knjige. 1. "Tsunami. Knjiga prva. Potresi Zemlje" 1999. Egor i Yusya Kruglov ostali su bez brige odraslih. Ništa dobro im ne predstoji. Invalidnost je učinila...
- Fascinantna astronomija, Elena Kachur. O knjizi U novoj i dugo očekivanoj knjizi, Chevostik i ujak Kuzya idu u opservatorij! Ovdje će imati fascinantno upoznavanje sa nebeskim tijelima koja krase naše noćno nebo. Zajedno sa…
Galaktičke skale udaljenosti
Svjetlosna godina ( Sv. G., ly) je vansistemska jedinica dužine jednaka udaljenosti koju svjetlost prijeđe u jednoj godini.
Preciznije, prema definiciji Međunarodne astronomske unije (IAU), svjetlosna godina jednaka je udaljenosti koju svjetlost pređe u vakuumu, bez utjecaja gravitacijskih polja, u jednoj julijanskoj godini (koja je po definiciji jednaka 365,25 standardnih dana 86.400 SI sekundi ili 31.557 600 sekundi). Upravo se ova definicija preporučuje za upotrebu u naučno-popularnoj literaturi. U stručnoj literaturi umjesto svjetlosne godine za izražavanje velikih udaljenosti obično se koriste parseci i višekratnici jedinica (kilo- i megaparseci).
Ranije (do 1984.) svjetlosna godina je bila udaljenost koju je svjetlost prešla u jednoj tropskoj godini, a odnosila se na epohu 1900.0. Nova definicija razlikuje se od stare za oko 0,002%. Budući da se ova jedinica udaljenosti ne koristi za visoko precizna mjerenja, ne postoji praktična razlika između stare i nove definicije.
Numeričke vrijednosti
Svjetlosna godina je:
- 9 460 730 472 580 800 metara (približno 9,46 petametara)
- 63,241,077 astronomskih jedinica (AU)
- 0,306601 parseca
Povezane jedinice
Sljedeće jedinice se koriste prilično rijetko, obično samo u popularnim publikacijama:
- 1 svjetlosna sekunda = 299,792,458 km (tačno)
- 1 svjetlosna minuta ≈ 18 miliona km
- 1 svjetlosni sat ≈ 1079 miliona km
- 1 svjetlosni dan ≈ 26 milijardi km
- 1 svjetlosna sedmica ≈ 181 milijarda km
- 1 svjetlosni mjesec ≈ 790 milijardi km
Udaljenost u svjetlosnim godinama
Svjetlosna godina je pogodna za kvalitativno predstavljanje skala udaljenosti u astronomiji.
| Scale | Vrijednost (Sv. godine) | Opis |
|---|---|---|
| Sekunde | 4 10 −8 | Prosječna udaljenost do je oko 380.000 km. To znači da je potrebno oko 1,3 sekunde da snop svjetlosti emitovan s površine stigne do površine Mjeseca. |
| minuta | 1,6 10 −5 | Jedna astronomska jedinica jednaka je otprilike 150 miliona kilometara. Dakle, svjetlost putuje sa Zemlje za oko 500 sekundi (8 minuta 20 sekundi). |
| Gledaj | 0,0006 | Prosječna udaljenost od Sunca do približno 5 svjetlosnih sati. |
| 0,0016 | Aparati Pioneer i serije, koji su letjeli dalje, otprilike 30 godina nakon lansiranja, povukli su se na udaljenost od oko stotinu astronomskih jedinica od Sunca, a njihovo vrijeme odgovora na zahtjeve sa Zemlje je otprilike 14 sati. | |
| Godina | 1,6 | Unutrašnja ivica hipotetike nalazi se na 50.000 AJ. e. od Sunca, a spoljašnji - 100.000 a. e. Da bi se prešla udaljenost od Sunca do spoljne ivice oblaka, svetlosti će biti potrebno oko godinu i po. |
| 2,0 | Maksimalni radijus oblasti gravitacionog uticaja Sunca („Hilove sfere“) je približno 125.000 AJ. e. | |
| 4,2 | Nama najbliža (ne računajući Sunce), Proxima Centauri, nalazi se na udaljenosti od 4,2 sv. godine. | |
| Milenijum | 26 000 | Centar naše galaksije udaljen je otprilike 26.000 svjetlosnih godina od Sunca. |
| 100 000 | Promjer našeg diska je 100.000 svjetlosnih godina. | |
| Milioni godina | 2,5 10 6 | Nama najbliži M31, onaj čuveni, udaljen je 2,5 miliona svjetlosnih godina od nas. |
| 3,14 10 6 | (M33) nalazi se na udaljenosti od 3,14 miliona svjetlosnih godina i najudaljeniji je stacionarni objekat vidljiv golim okom. | |
| 5,8 10 7 | Najbliže, jato Djevica, udaljeno je 58 miliona svjetlosnih godina od nas. | |
| Desetine miliona svetlosnih godina | Karakteristična veličina jata galaksija u prečniku. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Gravitaciona anomalija "Veliki atraktor" nalazi se na udaljenosti od 150-250 miliona svjetlosnih godina od nas. | |
| Milijarde godina | 1,2 10 9 | Veliki zid Sloan je jedna od najvećih formacija na svijetu, njegove dimenzije su oko 350 Mpc. Da bi ga svetlost savladala od kraja do kraja, biće potrebno oko milijardu godina. |
| 1,4 10 10 | Veličina uzročno povezane regije svemira. Izračunava se iz starosti Univerzuma i maksimalne brzine prijenosa informacija - brzine svjetlosti. | |
| 4,57 10 10 | Udaljenost od Zemlje do ruba vidljivog svemira u bilo kojem smjeru; pokretni radijus opservabilnog Univerzuma (u okviru standardnog Lambda-CDM kosmološkog modela). |
Kosmičke udaljenosti je teško izmjeriti običnim metrima i kilometrima, pa astronomi u svom radu koriste druge fizičke jedinice. Jedna od njih se zove svjetlosna godina.
Mnogi ljubitelji naučne fantastike su upoznati sa ovim konceptom, jer se često pojavljuje u filmovima i knjigama. Ali ne znaju svi čemu je jednaka svjetlosna godina, a neki čak misle da je to slično uobičajenom godišnjem računanju vremena.
Šta je svjetlosna godina?
U stvari, svjetlosna godina nije jedinica vremena, kao što bi se moglo pretpostaviti, već jedinica dužine koja se koristi u astronomiji. Podrazumijeva se kao udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini.
Obično se koristi u udžbenicima astronomije ili popularnoj naučnoj fantastici za određivanje dužina unutar Sunčevog sistema. Za preciznije matematičke proračune ili mjerenja udaljenosti u svemiru, kao osnova se uzima još jedna jedinica - .
Pojava svjetlosne godine u astronomiji bila je povezana s razvojem zvjezdanih nauka i potrebom za korištenjem parametara uporedivih sa svemirskom skalom. Koncept je uveden nekoliko godina nakon prvog uspješnog mjerenja udaljenosti od Sunca do zvijezde 61 Cygni 1838. godine. 
Prvobitno se svjetlosnom godinom nazivala udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj tropskoj godini, odnosno za vremenski period koji je jednak punom ciklusu godišnjih doba. Međutim, od 1984. za osnovu se uzima julijanska godina (365,25 dana), zbog čega su mjerenja postala preciznija.
Kako se određuje brzina svjetlosti?
Da bi izračunali svjetlosnu godinu, istraživači su prvo morali odrediti brzinu svjetlosti. Nekada su astronomi vjerovali da se širenje zraka u svemiru događa trenutno, ali u 17. vijeku takav zaključak se počeo dovoditi u pitanje.
Prve pokušaje proračuna napravio je Galileo Gallilei, koji je odlučio izračunati vrijeme za koje svjetlost putuje 8 km. Njegovo istraživanje je bilo neuspješno. James Bradley uspio je izračunati približnu vrijednost 1728. godine, koji je odredio vrijednost brzine od 301 hiljadu km/s.
Kolika je brzina svjetlosti?
Uprkos činjenici da je Bradley napravio prilično ispravne proračune, da se utvrdi tacna brzina mogao samo u XX veku, koristeći savremenu lasersku tehnologiju. Savršena oprema omogućila je proračune prilagođene indeksu prelamanja zraka, zbog čega je ova vrijednost iznosila 299.792,458 kilometara u sekundi. 
Astronomi rade sa ovim brojkama do danas. U budućnosti su jednostavni proračuni pomogli da se precizno odredi vrijeme koje je potrebno zracima da lete oko orbite globus bez uticaja gravitacionih polja.
Iako brzina svjetlosti nije uporediva sa zemaljskim udaljenostima, njena upotreba u proračunima objašnjava se činjenicom da su ljudi navikli razmišljati u "zemaljskim" kategorijama.
Šta je svjetlosna godina?
Ako uzmemo u obzir da je svjetlosna sekunda jednaka 299.792.458 metara, lako je izračunati da svjetlost pređe 17.987.547.480 metara u minuti. Po pravilu, astrofizičari koriste ove podatke za mjerenje udaljenosti unutar planetarnih sistema.
Za proučavanje nebeskih tijela na skali svemira, mnogo je zgodnije uzeti za osnovu svjetlosnu godinu, koja je jednaka 9,460 triliona kilometara ili 0,306 parseka. Posmatranje kosmičkih tijela je jedini slučaj kada čovjek može vidjeti prošlost vlastitim očima.
Potrebno je mnogo godina da svjetlost koju emituje neka udaljena zvijezda stigne do Zemlje. Iz tog razloga, posmatranje svemirski objekti, vidite ih ne onakvima kakvi jesu u ovom trenutku, već onakvima kakvi su bili u trenutku kada je svjetlost emitovana.
Primjeri udaljenosti u svjetlosnim godinama
Zahvaljujući sposobnosti izračunavanja brzine zraka, astronomi su mogli izračunati udaljenost u svjetlosnim godinama do mnogih nebeskih tijela. Dakle, udaljenost od naše planete do Mjeseca je 1,3 svjetlosne sekunde, do Proksime Kentauri - 4,2 svjetlosne godine, do Andromedine magline - 2,5 miliona svjetlosnih godina. 
Udaljenost između Sunca i centra naše galaksije je oko 26 hiljada svjetlosnih godina, a između Sunca i planete Pluton - 5 svjetlosnih sati.