L'anno luce è noto a molti da fantastico. Nonostante il suo nome sia simile al periodo dell'anno, l'anno non misura affatto il tempo, ma la distanza. Questa unità è progettata per misurare enormi.
Un anno luce è un'unità di lunghezza non sistemica. Questa è la distanza che la luce percorre nel vuoto in un anno (365,25 giorni o 31.557.600 secondi).
Mappatura anno luce con il calendario iniziò ad essere utilizzato dopo il 1984. Prima di allora, l'anno luce era la distanza percorsa dalla luce in un anno tropicale.
La durata dell'anno tropicale non ha un valore esatto, poiché i suoi calcoli sono correlati velocità angolare Sole, e per esso ci sono variazioni. Per un anno luce è stato preso un valore medio.
La differenza di calcolo tra un anno luce tropicale e un anno luce giuliano è dello 0,02%. E poiché questa unità non viene utilizzata per misurazioni ad alta precisione, non vi è alcuna differenza pratica tra di loro.
L'anno luce come lunghezza è usato nella letteratura scientifica popolare. In astronomia esiste un'altra unità fuori sistema per misurare grandi distanze: il parsec. Il calcolo del parsec si basa sul raggio medio dell'orbita terrestre. 1 parsec è pari a 3,2616 anni luce.
Calcoli e distanze
Il calcolo di un anno luce è direttamente correlato alla velocità della luce. Per i calcoli in fisica, di solito è considerato 300.000.000 m/s. Il valore esatto della velocità della luce è 299.792.458 m/s. Cioè, 299.792.458 metri sono solo un secondo luce!
La distanza dalla luna è di circa 384.400.000 metri, il che significa che il raggio di luce raggiungerà la superficie della luna in circa 1,28 secondi.
La distanza dal Sole alla Terra è 149.600.000.000, quindi un raggio di sole colpisce la Terra in poco meno di 7 minuti.
Quindi, ci sono 31.557.600 secondi in un anno. Moltiplicando questo numero per una distanza pari a un secondo luce, otteniamo che un anno luce è pari a 9.460.730.472.580.800 metri.
1 milione di anni luce, rispettivamente, sarà pari a 9.460.730.472.580.800.000.000 di metri.
Secondo calcoli approssimativi degli astronomi, il diametro della nostra galassia è di circa 100.000 anni luce. Cioè, all'interno della nostra Galassia non possono esserci distanze misurate in milioni di anni luce. Tali numeri sono applicabili per misurare le distanze tra le galassie.
La galassia di Andromeda più vicina alla Terra dista 2,5 milioni di anni luce.
Ad oggi, il più grande distanza spaziale dalla Terra che può essere misurata è la distanza dal bordo dell'universo osservabile. Sono circa 45 miliardi di anni luce.
Suggerimento 2: quanto è lungo un anno luce nella dimensione cosmica
Il termine "anno luce" si trova in molti articoli scientifici, programmi TV popolari, libri di testo e persino nelle notizie dal mondo della scienza. Tuttavia, alcune persone credono che un anno luce sia una certa unità di tempo, anche se in realtà la distanza può essere misurata anche in anni.
Quanti chilometri in un anno
Per comprendere il significato del concetto di "anno luce", è necessario prima ricordare il corso di fisica della scuola, in particolare la sezione che riguarda la velocità della luce. Quindi la velocità della luce nel vuoto, dove non viene influenzata vari fattori, come la gravità e campi magnetici, particelle sospese, rifrazione di un mezzo trasparente, ecc. è di 299.792,5 chilometri al secondo. Bisogna capire che in questo caso per luce si intendono quelle percepite dalla visione umana.
Le unità di distanza meno conosciute sono il mese luce, la settimana, il giorno, l'ora, i minuti ei secondi.Una luce sufficientemente lunga era considerata una quantità infinita e la prima persona a calcolare la velocità approssimativa dei raggi luminosi nel vuoto fu l'astronomo Olaf Roemer a metà del XVII secolo. Certo, i suoi dati erano molto approssimativi, ma il fatto stesso di determinare il valore finale della velocità è importante. Nel 1970, la velocità della luce è stata determinata entro un metro al secondo. Finora non sono stati raggiunti risultati più accurati, poiché si sono verificati problemi con l'errore dello standard del misuratore.
Anno luce e altre distanze
Poiché le distanze sono enormi, misurarle in unità consuete sarebbe irrazionale e scomodo. Sulla base di queste considerazioni è stato introdotto un anno luce speciale, ovvero la distanza che la luce percorre nel cosiddetto anno giuliano (pari a 365,25 giorni). Considerando che ogni giorno contiene 86.400 secondi, si può calcolare che in un anno un raggio di luce copre una distanza di parecchi più di 9,4 chilometri. Questo valore sembra enorme, tuttavia, ad esempio, la distanza dalla stella più vicina alla Terra, Proxima Centauri, è di 4,2 anni e il diametro della Via Lattea supera i 100.000 anni luce, cioè quelle osservazioni visive che si possono fare ora mostra un'immagine che esisteva circa centinaia di migliaia di anni fa.
Un raggio di luce copre la distanza dalla Terra alla Luna in circa un secondo, ma la luce solare raggiunge il nostro pianeta per più di otto minuti.
Nell'astrofisica professionale, il concetto di anno luce è usato raramente. Gli scienziati operano principalmente con unità come il parsec e l'unità astronomica. Un parsec è la distanza da un punto immaginario da cui il raggio dell'orbita terrestre è visto con un angolo di un secondo d'arco (1/3600 di grado). Il raggio medio dell'orbita, cioè la distanza dalla Terra al Sole, è chiamato unità astronomica. Un parsec è di circa 3 anni luce o 30,8 trilioni di chilometri. Un'unità astronomica è approssimativamente pari a 149,6 milioni di chilometri.
Suggerimento 3: esiste un'unità di distanza maggiore di un anno luce?
Metri, chilometri, miglia e altre unità di misura sono stati utilizzati con successo e continuano ad essere utilizzati sulla Terra. Ma l'esplorazione dello spazio ha sollevato la questione dell'introduzione di nuove misure di lunghezza, perché anche all'interno sistema solare puoi confonderti negli zeri, misurando la distanza in chilometri.
Per misurare la distanza all'interno del sistema solare, è stata creata un'unità astronomica, una misura della distanza, che è uguale alla distanza media tra il Sole e la Terra. Tuttavia, anche per il sistema solare, questa unità non sembra del tutto adatta, come può essere mostrato da un buon esempio. Se immaginiamo che il centro di un tavolino corrisponda al Sole e che l'unità astronomica sia 1 cm, allora per designare la nuvola di Oort - il "confine esterno" del sistema solare - dovrai allontanarti dal tabella di 0,5 km.
Se l'unità astronomica non era abbastanza grande nemmeno per il sistema solare, tanto più erano necessarie altre unità per misurare le distanze tra stelle e galassie.
Anno luce
L'unità di misura della distanza sulla scala dell'universo doveva essere basata su un valore assoluto. Questa è la velocità della luce. La sua misurazione più accurata è stata effettuata nel 1975: la velocità della luce è 299.792.458 m/s o 1.079.252.848,8 km/h.
L'unità di misura è stata presa come la distanza che la luce, muovendosi a tale velocità, percorre durante un anno terrestre non bisestile: 365 giorni terrestri. Questa unità è stata chiamata l'anno luce.
Attualmente, gli anni luce sono indicati più spesso nei libri di saggistica e nei romanzi di fantascienza che nelle opere scientifiche. Gli astronomi usano spesso un'unità più grande, il parsec.
Parsec e suoi derivati
Il nome "parsec" significa "parallasse di un secondo d'arco". Un secondo d'arco è l'unità di misura di un angolo: un cerchio è diviso in 360 gradi, un grado è diviso in 60 minuti, un minuto è diviso in 60 secondi. La parallasse è il cambiamento nella posizione osservata di un oggetto a seconda della posizione dell'osservatore. Secondo la parallasse annuale delle stelle, viene calcolata la distanza da esse. Se immagini triangolo rettangolo, una delle gambe in cui è il semiasse dell'orbita terrestre, e l'ipotenusa è la distanza tra il Sole e un'altra stella, quindi la dimensione dell'angolo in essa è la parallasse annuale di questa stella.
Ad una certa distanza, la parallasse annuale sarà pari a 1 secondo d'arco, e questa distanza è stata presa come unità di misura chiamata parsec. La designazione internazionale di questa unità è pc, quella russa è pc.
Un parsec è pari a 30,8568 trilioni di km o 3,2616 anni luce. Tuttavia, per le scale cosmiche, questo non era sufficiente. Gli astronomi usano unità derivate: pari a 1000 pc, - 1 milione di pc, e - 1 miliardo di pc.
Risposta veloce: per niente.
Spesso ci vengono poste domande molto interessanti, le cui risposte sono molto fuori standard. Vedi una di queste domande nel titolo. E davvero, quanti anni terrestri ci sono in un anno luce? Potresti essere deluso, ma la risposta corretta non lo è affatto. Come mai?
Il fatto è che un anno luce non è una misura del tempo, ma una misura della distanza. Per essere più precisi, un anno luce è uguale alla distanza che la luce percorre nel vuoto, senza essere influenzata dai campi gravitazionali, in un anno giuliano (che è pari per definizione a 365,25 giorni standard di 86.400 secondi SI, ovvero 31.557.600 secondi), secondo la definizione dell'Unione Astronomica Internazionale.
Ora proviamo a calcolare la distanza di un anno luce. Per fare ciò, prendi il segno di 300 mila chilometri al secondo (questa è esattamente la velocità della luce) e moltiplica per 31,56 milioni di secondi (tanti secondi in un anno) e ottieni una cifra enorme: 9.460.800.000.000 di km (o 9.460.000 milioni di chilometri) . Questa figura fantastica indica la distanza, che è pari a un anno luce.
- 1 mese luce ~ 788.333 milioni di km
- 1 settimana luce ~ 197.083 milioni di km
- 1 giorno luce ~ 26.277 milioni di km
- 1 ora luce ~ 1.094 milioni di km
- 1 minuto luce ~ circa 18 milioni di km
- 1 secondo luce ~ 300 mila km
Esplorando il proprio pianeta, da centinaia di anni, le persone hanno inventato sempre più nuovi sistemi per misurare i segmenti di distanza. Di conseguenza, si è deciso di considerare un metro come unità di lunghezza universale e di misurare una lunga distanza in chilometri.
Ma il ventesimo secolo a venire ha posto un nuovo problema per l'umanità. Le persone hanno iniziato a studiare attentamente lo spazio e si è scoperto che le distese dell'universo sono così vaste che i chilometri semplicemente non sono adatti qui. In unità familiari, puoi ancora esprimere la distanza dalla Terra alla Luna o dalla Terra a Marte. Ma se provi a determinare quanti chilometri dista la stella più vicina dal nostro pianeta, la cifra "acquisisce" un numero inimmaginabile di cifre decimali.
A cosa corrisponde 1 anno luce?
Divenne evidente la necessità di una nuova unità di misura per studiare gli spazi dello spazio, e divenne un anno luce. La luce percorre 300.000 chilometri in un secondo. Anno luce - questa è la distanza che la luce percorrerà esattamente in un anno - e in termini di un sistema numerico più familiare, questa distanza è di 9.460.730.472.580,8 chilometri.È chiaro che usare il laconico "un anno luce" è molto più conveniente che usare ogni volta questa enorme cifra nei calcoli.
Di tutte le stelle, Proxima Centauri è la più vicina a noi: dista "solo" 4,22 anni luce. Naturalmente, in termini di chilometri, la cifra si rivelerà inimmaginabilmente enorme. Tuttavia, tutto è noto in confronto: dato che la galassia più vicina chiamata Andromeda è lontana dalla Via Lattea fino a 2,5 milioni di anni luce, la suddetta stella inizia davvero a sembrare una vicina molto vicina.
A proposito, l'uso degli anni luce aiuta gli scienziati a capire in quali angoli dell'Universo ha senso cercare la vita intelligente e dove è completamente inutile inviare segnali radio. Dopotutto, la velocità di un segnale radio è simile alla velocità della luce: di conseguenza, un saluto inviato verso una galassia lontana raggiungerà il suo obiettivo solo dopo milioni di anni. È più ragionevole attendere una risposta da "vicini" più vicini, oggetti i cui ipotetici segnali di risposta raggiungeranno i veicoli terrestri almeno durante la vita di una persona.
1 anno luce è quanti anni terrestri?
C'è un malinteso diffuso che l'anno luce sia un'unità di tempo. In realtà, non lo è. Il termine non ha nulla a che fare con gli anni terrestri, non è correlato in alcun modo con essi e denota solo la distanza che la luce percorre in un anno terrestre.
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Anno luce
Durante l'esplorazione del loro pianeta, le persone avevano bisogno di varie misure per misurare distanze e segmenti. Inizialmente, le misure di lunghezza erano imprecise, perché popoli diversi avevano i propri metodi di misurazione. Solo nel 1791 gli scienziati francesi introdussero una misura che è ancora utilizzata oggi: il metro (dal greco - "misura").
Ma all'inizio del XX secolo, le persone hanno iniziato a rivolgere la loro attenzione allo studio dello spazio. E il fatto che l'Universo abbia distanze incredibili, il sistema metrico già esistente si è rivelato inadatto a misurare distanze così grandi. È possibile misurare in chilometri la distanza dal nostro pianeta alla Luna o a Marte, ma se si misurano le distanze di altri pianeti e persino di stelle, nella figura ci sarà un numero incredibile di zeri.
E poi gli scienziati hanno deciso di introdurre il termine "anni luce".
Quanti anni luce?
In un solo secondo, i fotoni di luce coprono una lunghezza di 300.000 km. Un anno luce è il numero di chilometri percorsi dalla luce in 12 mesi. In chilometri sarà - 9.460.730.472.580,8 chilometri ≈ 9,46 1015.
Naturalmente, usare il termine "anni luce" è più conveniente che usare enormi chilometri. Ma, naturalmente, ci sono valori approssimativi:
1 secondo luce ≈ 300 mila chilometri.
1 minuto luce ≈ 18 milioni di chilometri.
1 ora luce ≈ 1.080.000.000 di chilometri.
1 giorno luce ≈ 26.000.000.000 di chilometri.
1 settimana luce ≈ 181.000.000.000 di chilometri.
1 mese luce ≈ 790.000.000.000 di chilometri.
Quanti?
Assumiamo che la navicella spaziale voli alla terza velocità cosmica (circa 16,8 chilometri al secondo), quindi tra 18 mila anni la nave volerà di un anno luce. E la nostra galassia, la Via Lattea, che ha un diametro di circa centomila anni luce, la nave volerà tra quasi 2 miliardi di anni!
La stella più vicina al Sole è Proxima Centauri. Si trova a una distanza di circa quattro anni luce. Se convertito in chilometri, la cifra è molto grande.
Ma se confrontiamo la distanza da Proxima Centauri alla galassia più vicina, la Nebulosa di Andromeda, allora la stella è molto vicina, poiché Andromeda dista due milioni e mezzo di anni luce dalla Via Lattea. Navicella spaziale può volare lì in 35 miliardi di anni.
A cos'altro servono gli anni luce?
L'uso degli anni luce aiuta a capire dove nell'universo puoi cercare di trovare civiltà intelligenti. Quindi gli scienziati determinano dove ha senso inviare segnali radio e dove no.
Come funziona: la velocità della luce è uguale alla velocità di un segnale radio e si scopre che inviare messaggi dove arriveranno tra migliaia, o addirittura miliardi di anni, è completamente inutile. Ha senso cercare "vicini" attraverso il segnale inviato, che durerà almeno per una vita umana.
Quanti anni terrestri ci sono in anni luce?
È una convinzione fondamentalmente sbagliata che questo termine misuri il tempo. L'anno luce non ha nulla a che fare con il tempo terrestre e non è in alcun modo correlato ad esso. Denota solo una misura delle distanze che la luce percorre in 1 anno sulla Terra.
Le distanze cosmiche sono difficili da misurare in metri e chilometri ordinari, quindi gli astronomi usano altre unità fisiche nel loro lavoro. Uno di questi è chiamato anno luce.
Molti fan della fantascienza hanno familiarità con questo concetto, poiché appare frequentemente in film e libri. Ma non tutti sanno a cosa corrisponda un anno luce, e alcuni addirittura pensano che sia simile al consueto calcolo annuale del tempo.
Cos'è un anno luce?
In effetti, l'anno luce non è un'unità di tempo, come si potrebbe supporre, ma un'unità di lunghezza usata in astronomia. Si intende la distanza percorsa dalla luce in un anno.
È comunemente usato nei libri di astronomia o nella fantascienza popolare per determinare le lunghezze all'interno del sistema solare. Per calcoli matematici più accurati o misurazioni delle distanze nell'Universo, viene presa come base un'altra unità: .
L'apparizione dell'anno luce in astronomia era associata allo sviluppo delle scienze stellari e alla necessità di utilizzare parametri paragonabili alla scala dello spazio. Il concetto fu introdotto pochi anni dopo la prima misurazione riuscita della distanza dal Sole alla stella 61 Cygni nel 1838. 
Originariamente si chiamava anno luce la distanza percorsa dalla luce in un anno tropicale, cioè per un periodo di tempo pari all'intero ciclo delle stagioni. Tuttavia, dal 1984, è stato preso come base l'anno giuliano (365,25 giorni), per cui le misurazioni sono diventate più accurate.
Come viene determinata la velocità della luce?
Per calcolare l'anno luce, i ricercatori hanno dovuto prima determinare la velocità della luce. C'era una volta gli astronomi credevano che la propagazione dei raggi nello spazio avvenisse istantaneamente, ma nel XVII secolo una tale conclusione iniziò a essere messa in discussione.
I primi tentativi di calcolo furono fatti da Galileo Gallilei, che decise di calcolare il tempo durante il quale la luce percorre 8 km. La sua ricerca non ha avuto successo. James Bradley riuscì a calcolare il valore approssimativo nel 1728, che determinò il valore della velocità a 301 mila km / s.
Qual è la velocità della luce?
Nonostante Bradley abbia effettuato calcoli abbastanza accurati, è stato solo nel 20° secolo che è stato possibile determinare la velocità esatta utilizzando la moderna tecnologia laser. Un'attrezzatura perfetta ha permesso di effettuare calcoli adeguati all'indice di rifrazione dei raggi, per cui questo valore era di 299.792,458 chilometri al secondo. 
Gli astronomi operano con queste cifre fino ad oggi. In futuro, semplici calcoli hanno aiutato a determinare con precisione il tempo necessario ai raggi per volare attorno all'orbita il globo senza essere influenzato dai campi gravitazionali.
Sebbene la velocità della luce non sia paragonabile alle distanze terrestri, il suo utilizzo nei calcoli è spiegato dal fatto che le persone sono abituate a pensare in categorie "terrene".
Cos'è un anno luce?
Se teniamo conto che un secondo luce è pari a 299.792.458 metri, è facile calcolare che la luce percorre 17.987.547.480 metri in un minuto. Di norma, gli astrofisici utilizzano questi dati per misurare le distanze all'interno dei sistemi planetari.
Per studiare i corpi celesti sulla scala dell'universo, è molto più conveniente prendere come base un anno luce, che è pari a 9,460 trilioni di chilometri o 0,306 parsec. L'osservazione dei corpi cosmici è l'unico caso in cui una persona può vedere il passato con i propri occhi.
Ci vogliono molti anni prima che la luce emessa da qualche stella lontana raggiunga la Terra. Per questo, osservando oggetti spaziali, non li vedi come sono in questo momento, ma come erano nel momento in cui è stata emessa la luce.
Esempi di distanze in anni luce
Grazie alla capacità di calcolare la velocità dei raggi, gli astronomi sono stati in grado di calcolare la distanza in anni luce da molti corpi celesti. Quindi, la distanza dal nostro pianeta alla Luna è di 1,3 secondi luce, a Proxima Centauri - 4,2 anni luce, alla Nebulosa di Andromeda - 2,5 milioni di anni luce. 
La distanza tra il Sole e il centro della nostra galassia è di circa 26 mila anni luce e tra il Sole e il pianeta Plutone - 5 ore luce.