Световой год это кратко

Обновлено: 04.07.2024

Понятие световой год, в современном мире встречается довольно часто. Это словосочетание можно услышать в научных, фантастических и документальных фильмах. Так же и в современной литературе, это довольно-таки распространенный термин. И сталкиваясь с этим понятием мы, как правило считаем, это просто единицей "космического расстояния". А в нашем сознании нет четкого понимания, того чему равно это расстояние. Эта статья призвана помочь вам понять сущность определения и сформировать в вашем понимании четкое представление об этом расстоянии. Прочитав её вы уже не будете "невеждой", а будете человеком вооруженным определенным знанием и человеком понимающим, о чем идет речь, в те моменты, когда используется этот термин.

Расстояние от нашей планеты Земля до Солнца составляет всего лишь около восьми световых минут. А расстояние до ближайшей к нам крупной галактике наблюдаемой в созвездии Андромеды два миллиона пятьсот тысяч световых лет. Это общеизвестные факты, которые знакомы многим любознательным людям. И эти цифры, не всегда понятны простому обывателю. Но стоит все разложить по полочкам, как у нас сформируется истинное представление о расстояниях, измеряемых в световых годах.

Чтобы все стало просто и понятно, давайте определим понятие - световой год и переведем световой год в привычные нам единицы длины. А также посмотрим наглядный пример этих расстояний.

Световой год - это единица измерения, используемая в астрономии. Её физический смысл заключен в расстоянии, которое свет проходит в вакууме при отсутствии влияния гравитационных полей за период равный 365,25 дней. Этот период называется Юлианским годом и является единицей измерения времени в астрономии.

Термин световой год впервые появился не так давно, в 1851 году немецкий писатель и ученый Отто Эдуард Винченц Уле впервые использовал его в своей статье по астрономии. Но давайте же перейдем к визуальному восприятию и рассмотрим на примере таблицы. А за ней и на примере визуальных расстояний в космосе.

Астрономия, как и любая наука, имеет свою терминологию, которая кажется странной и непонятной для человека мало с ней знакомого. Что такое элонгация? А перигей? Пульсары и квазары — это одно и то же или нет? Один из вопросов, который очень часто задают заинтересовавшиеся астрономией люди, звучит так: что такое световой год?

Попробуем ответить максимально просто.

Световой год — это мера расстояния

Первое, что нужно четко уяснить, — световой год это не мера времени, а мера расстояния в астрономии, такая же как метр или километр, миля или аршин в обычной жизни. Чтобы понять это, вспомните, как можно измерить расстояние, если нельзя это сделать напрямую, с помощью линейки или землемерного циркуля?

Как известно, расстояние, пройденное телом, равно скорости движения тела, умноженное на время движения (или s = v × t).

Но что, если скорость движущегося тела будет всегда постоянна? Вне зависимости, куда, в каком направлении оно идет и при каких обстоятельствах проводятся измерения? Тогда, конечно, расстояние можно было бы измерять при помощи времени его перемещения, ведь в таком случае v в формуле постоянно и s зависит только от t.

Подождите, скажете вы, а разве есть такой объект, который движется всегда — всегда! — с постоянной скоростью?

Скорость света

Такой объект есть, и это свет! Как известно, скорость света в вакууме постоянна и равна 299 тысяч 792 километра и 458 метров в секунду или, округляя, 300000 км/с.

То есть за 1 секунду луч света проходит 300000 километров! Неплохо, правда? Если научиться каким-то образом измерять точное время, за которое свет преодолевает расстояние до объекта, то мы узнаем и расстояние до него!

Как это сделать? Ну, например, мы можем взять мощный лазер и посветить им в сторону Луны. Лазерный луч долетит до Луны, часть света отразится от ее поверхности и полетит в обратном направлении. В момент, когда он вернется на Землю и попадет в наши глаза, мы увидим на Луне световой зайчик. Если мы точно измерим промежуток времени между включением лазера и появлением на поверхности Луны зайчика, и умножим это время на скорость света, то мы узнаем расстояние, которое прошел лазер до Луны и обратно. Разделим это расстояние пополам и узнаем расстояние до Луны!

Лазерный луч, создающий в небе искусственную звезду для оценки состояния атмосферы. Скорость света этого луча постоянна! Но в атмосфере она несколько меньше, чем в вакууме. Фото: ESO

Примерно так астрономы в XX веке измерили многие расстояния в Солнечной системе. Например, они провели радиолокацию Венеры — послали в сторону планеты радиосигнал и дождались его возвращения назад. Радиоволны движутся со скоростью света, время возвращения ученые измерили очень тщательно и затем по формуле s = v × t посчитали расстояние между Землей и планетой Венера. Теперь мы знаем его с точностью в несколько метров.

Еще раз: почему вообще расстояние можно измерять при помощи света? Потому что скорость света в вакууме постоянна! (Тут надо бы добавить, в инерциальных системах отсчета, но не будем пока усложнять.) В отличие от скорости людей, автомобилей и ракет.

Чему равен 1 световой год?

Теперь вернемся к тому, с чего начали. Дадим определение: световой год — это расстояние, которое свет (двигаясь всегда — всегда! — с постоянной скоростью 300000 км/с) проходит ровно за один год!

1 световой год в километрах

Теперь, чтобы подсчитать, сколько километров в световом году, нам надо узнать, сколько в году часов. В сутках 24 часа, а в году 365,25 суток (каждый четвертый год — високосный). Следовательно, в году 24 × 365,25 = 8766 часов. (На самом деле чуть меньше, 8760 часов. Просто мы взяли грубое число суток в году.)

Итак, чтобы найти, чему равен 1 световой год в километрах, нам надо скорость света в км/ч умножить на количество часов в году. Получается 9461 миллиард километров. Итак, 1 световой год равен 9,46 триллионов километров!

Какое-то сумасшедшее число!

Если бы магазин находился на таком расстоянии от вашего дома, то, двигаясь с привычной скоростью 3 км/ч, вы шли бы до него 360 миллионов лет… Долго получается, не правда ли?

Может быть, поможет ракета? Космонавты летают вокруг Земли со скоростью около 8 км/с или 28800 км/ч. Даже с такой скоростью им потребуется 37500 лет, чтобы добраться до магазина.

Сколько световых лет от Солнца до Земли?

Теперь давайте решим обратную задачу — посчитаем расстояние от Солнца до Земли в световых годах. Для этого расстояние от Солнца до Земли в километрах разделим на длину светового года. Среднее расстояние до Солнца (она же астрономическая единица) равно 150 миллиона км, световой год равен 9,46 триллиона км. Делим первой на второе, получаем 0,000016.

Итак, расстояние от Солнца до Земли равно 0,000016 световых лет. Или… 8 световых минут.

Сколько световых лет от Земли до Луны?

Луна находится гораздо ближе Солнца, среднее расстояние до нашего спутника 384000 км или чуть больше световой секунды. Сколько это в световых годах? Делим 384 тысячи км на длину светового года в км (все те же 9,46 триллиона км) и получаем число 0,000000041 световых лет. (Я мог ошибиться, пересчитайте, если не верите.)

Ясно, что расстояние до Луны измерять в световых годах глупо. Но тогда встает вопрос:

Зачем нужны световые годы?

Ответ прост: чтобы измерять расстояния за пределами Солнечной системы!

Ближайшая звезда к Солнцу, Про́ксима Центавра находится на расстоянии 4,2 световых года. То есть свету нужно путешествовать 4,2 года, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Проксимы.
Большинство звезд, которые мы видим на небе ясной ночью, находятся от нас на расстоянии в десятки и сотни световых лет!
Звезда Денеб в Летнем треугольнике находится от нас на расстоянии 2500 световых лет.
До центра нашей галактики (она называется Млечный Путь) — 30000 световых лет.
Диаметр Млечного Пути — 100000 световых лет.
До ближайшей крупной спиральной галактики, Туманности Андромеды — 2,5 миллиона световых лет.
От Земли до центра крупного скопления галактик в созвездии Девы — 65 миллионов световых лет.
До ближайших квазаров — 3 миллиарда световых лет.
Наконец, до края наблюдаемой Вселенной — почти 14 миллиардов световых лет.

Попробуйте-ка пересчитать эти расстояния на километры! Не хочется? Вот и астрономы не хотят считать.

PS. Что и говорить, на машине такие пространства не объедешь…

Космическое пространство настолько огромно, что измерять расстояние между объектами, разбросанными на его просторах, используя привычные на Земле километры и мили очень неудобно. Астрономы для этой цели используют световые года. Вопреки присутствию в словосочетании слова “года” – это единица расстояния, а не времени.

Световой год: общие сведения

Астрономический световой год – действительно большая величина, которую невозможно использовать в масштабах нашей планеты: даже расстояние от Солнца до Земли равно всего лишь 8 световым минутам, а до Луны – 1,25 световым секундам. Но обо всем по порядку.

Представьте, что вы вышли из дома (пункт А) и направились в магазин (пункт Б). Вы все время двигались с одной постоянной скоростью – 4 км/ч, и, так как расстояние до пункта Б – ровно 4 км, добрались до него за 1 час.

Эту дистанцию справедливо было бы назвать “человеческим часом”, но в реальной жизни человек не может двигаться с неизменной скоростью, поэтому использовать такую единицу измерения расстояния мы не можем. Однако луч света, согласно современным научным представлениям, в условиях вакуума перемещается с одинаковой скоростью на любом отрезке своего пути.

Это постоянство позволяет измерять преодолеваемое им расстояние, используя время, за которое луч перемещается. Дистанция, преодоленная светом за минуту, именуется световой минутой, за час – световым часом и так далее.

Действительно большие расстояния астрономы считают в световых годах. Это дистанция между двумя точками в космическом пространстве, которую свет, движущийся с постоянной скоростью, преодолевает ровно за 1 земной год, измеряемый по юлианскому календарю (без високосных годов, то есть приблизительно 365 с четвертью суток).

До 1984 года применялся тропический (солнечный) год – период, за который Солнце совершает полный цикл смены времен года. 1 световой год – внесистемная единица для международной системы СИ.

Скорость света

Сегодняшняя наука под скоростью света подразумевает скорость, с которой световые волны распространяются в вакууме. Она равна 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч и считается предельной для перемещения физических частиц.

Как определили скорость света

Со времен античности царило представление о том, что свет распространяется в пространстве мгновенно. Впервые в этом постулате засомневался итальянский ученый Галилео Галилей, а первым кто измерил величину скорости света оказался датский астроном Олаф Ремер, в 1676 году.

Он обратил внимание на временной промежуток между затмениями спутников Юпитера, который уменьшался с уменьшением расстояния между Землей и крупнейшей планетой Солнечной системы. Первое измерение скорости света подарило научному миру значение – 214 000 км/с. Причиной большой разницы с современной цифрой стали неточности в измерении расстояний между планетами в 1600-х годах.

Приблизился к сегодняшнему значению скорости света английский астроном Джеймс Бредли, наблюдая за изменением видимого положения звезды из-за вращения Земли вокруг Солнца. В 1728 году он получил цифру 301 000 км/с.

В земных условиях скорость света впервые измерил французский физик Арман Физо в 1849 году. Он отразил от зеркала луч света, который проходил расстояние 8 км и падал на вращающееся колесо с зубцами, и получил 315 000 км/с.

Позднее его соотечественник, Леон Фуко, усовершенствовав эксперимент, добился значения в 298 000 км/с.

Спустя множество десятилетий и немалое количество экспериментов окончательная фундаментальная постоянная скорости света в вакууме была принята в 1983 году на генеральной конференции по мерам и весам.

Чему равен 1 световой год в километрах

Для расчета величины чему один световой год равен в километрах необходимо выяснить, сколько в земном году часов. Так как все годы на самом деле равны и имеют 365,25 суток (приблизительно), умножим 365,25 на 24 часа. Результат – 8766 часов.

Теперь остается только умножить скорость света, измеряемую в км/ч на 8766 часов. Получается 9,46 триллионов км. То есть для преодоления такого расстояния, двигаясь с постоянной скоростью 100 км/ч, понадобится около 11 миллионов лет, а со скоростью движения МКС (8 км/с) для преодоления 1 светового года понадобится 37,5 тысяч лет.

Примерно столько же, согласно археологическим данным, существует человек современного типа.

Реже используемые единицы:

1 световая секунда – 299 792,458 км;
минута – 17 987 547,48 км;
час – 1 079 252 848,8 км;
сутки – 25 902 068 371,2 км;
неделя – 181 314 478 598,4 км;
месяц – 788 394 206 048,4 км.

Иногда встречается вопрос – сколько земных лет в световом году? Разумеется, нисколько, так как земной год – это отрезок времени, а световой – единица измерения расстояния.

Можно посчитать, за сколько лет наша планета проходит по орбите вокруг Солнца расстояние, равное 1 световому году, продолжая двигаться со средней скоростью 29, 765 км/с. Получится, что такое прохождение займет около 10 тысяч лет.

Но нельзя сказать, что столько земных лет в одном световом, по упомянутой выше причине.

А вы знаете, почему астрономы не применяют световой год для вычисления расстояний к отдаленным объектам в космосе?

Световой год – общие сведения

Световой год – это внесистемная единица измерения расстояний в космическом пространстве. Она повсеместно используется в популярных книгах и учебниках по астрономии. Тем не менее, в профессиональной астрофизике данная цифра используется крайне редко и зачастую для определения расстояний к недалеким объектам в космосе. Причина этого проста: если определять расстояние в световых годах к дальним объектам во Вселенной, число окажется настолько огромным, что использовать его для физико-математических вычислений будет непрактично и неудобно. Поэтому вместо светового года в профессиональной астрономии используются такая единица измерения как парсек, которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.

Определение термина

Ближайшие к Солнцу звезды

Световой год равен 9,46 триллионам километров. Именно такое расстояние луч света проходит за год. Но как астрономы добились такого точного определения лучевого пути? Об этом мы поговорим ниже.

Как определили скорость света

Измерение скорости света

В древние времена считалось, что свет распространяется во Вселенной мгновенно. Однако начиная с семнадцатого века, ученые начали сомневаться в этом. Первым в выше предложенном утверждении усомнился Галилей. Именно он пробовал определить время, за которое луч света проходит расстояние в 8 км. Но из-за того, что такое расстояние было ничтожно малым для такой величины, как скорость света, эксперимент закончился неудачей.

Первым серьезным сдвигом в этом вопросе было наблюдение известного датского астронома Олафа Рёмер. В 1676 году он заметил разницу во времени затмения спутников Юпитера в зависимости от приближения и удаления к ним Земли в космическом пространстве. Данное наблюдение Рёмер успешно связал с тем фактом, что чем дальше Земля удаляется от Юпитера, тем больше времени требуется свету, отражаемому от них, чтобы пройти расстояние к нашей планете.

Суть данного факта Рёмер уловил точно, но вот вычислить достоверную величину скорости света ему так и не удалось. Его подсчеты были неверны, поскольку в семнадцатом веке он не мог располагать точными данными о расстоянии от Земли к другим планетам Солнечной системы. Эти данные были определены несколько позже.

Дальнейшие сдвиги в исследованиях и определение светового года

Гипотетический фотон, скитающийся от Земли до Луны. Все пропорции соблюдены.

В 1728 году английскому астроному Джеймсу Брэдли, обнаружившему эффект аберрации звезд, удалось первому вычислить примерную скорость света. Он определили ее значение в 301 тыс. км/с. Но это значение было неточным. Более совершенные методы вычисления скорости света были произведены безотносительно к космическим телам – на Земле.

Материалы по теме

Наблюдения за скоростью света в вакууме при помощи вращающегося колеса и зеркала, были произведены А.Физо и Л. Фуко соответственно. С их помощью физикам удалось приблизиться к реальному значению этой величины.

Точная скорость света

Точную скорость света ученым удалось определить только в прошлом веке. Основываясь на теории электромагнетизма Максвелла, при помощи современной лазерной техники и вычислений с поправкой на коэффициент преломления лучевого потока в воздухе, ученым удалось вычислить точную величину скорости света 299 792,458 км/с. Этой величиной астрономы пользуются до сих пор. Дальше определить световой день, месяц и год было уже делом техники. Путем нехитрых вычислений ученые получили цифру 9,46 триллионов километров – именно столько времени потребовалось бы лучу света для того, чтобы облететь длину земной орбиты.

Читайте также: