Что такое земной год кратко

Обновлено: 03.07.2024

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…

Год — единица измерения времени, в большинстве случаев приблизительно равная периоду обращения Земли вокруг Солнца.

Содержание

Этимология

Астрономические и календарные определения года

Астрономические определения года основываются на периоде между повторениями различных астрономических событий, связанных с орбитальным движением Земли вокруг Солнца. Эти периоды, выраженные в сутках, представляют собой вещественные числа, то есть не содержат целого числа суток. Календарные годы, наоборот, должны содержать только целое количество суток — для обеспечения хозяйственной деятельности.

Астрономические годы

Календарные годы

Календарный год в григорианском и юлианском календарях равен 365 суток в невисокосные годы и 366 суток в високосные годы. Средняя же продолжительность года составляет 365,2425 суток для григорианского и 365,25 суток для юлианского календарей.

Календарный год в еврейском календаре содержит 353, 354 или 355 суток в простом году и 383, 384 или 385 суток в високосном году. Средняя продолжительность года — 365,2468 суток , что близко к тропическому году.

В связи с тем, что параметры орбиты Земли и ориентация её оси вращения по отношению к эклиптике медленно изменяются со временем, эти определения года слегка отличаются. Ситуация усложняется, если определение года привязывается к суточному вращению Земли относительно Солнца (солнечные календари) или к взаимному положению Луны и Солнца относительно Земли (лунно-солнечные календари). Поскольку период обращения Земли вокруг Солнца (в любом определении), средний период осевого обращения Земли по отношению к Солнцу (средние солнечные сутки) и периоды обращения Луны вокруг Земли (сидерический, синодический, драконический месяцы) не соотносятся в точной пропорции, во всех существующих календарях приходится вводить те или иные поправки (високосные дни, дополнительные месяцы и т. п.), чтобы сохранить соизмеримость единиц счёта времени, основанных на природных астрономических циклах (года, лунного месяца, солнечных суток).

Различные продолжительности года (одним списком)

346,620047 дня — драконический год, промежуток времени, по истечении которого Солнце возвращается к тому же узлу лунной орбиты.
353, 354 или 355 дней — продолжительность невисокосных лет в некоторых лунно-солнечных календарях.
354,37 дней — лунный год, 12 лунных месяцев; средняя длина года в лунных календарях.
365 дней — невисокосный год во многих солнечных календарях; 31 536 000 с .
365,242199 дня — средний тропический год (усреднённый по всем точкам эклиптики промежуток времени, в течение которого Солнце возвращается в прежнюю позицию относительно эклиптики и земного экватора) на эпоху 2000 года.
365,24220 дня — средний тропический год на эпоху 1900,0.
365,24222 дня — средняя продолжительность года в новоюлианском календаре.
365 8 ⁄₃₃ дня = 365,24(24) дня — средняя продолжительность года в иранском календаре, разработанном Омаром Хайамом.
365,2424 дня — средний интервал между двумя весенними равноденствиями на эпоху 2000 года.
365,2425 дня (точно) — средняя продолжительность года в григорианском календаре.
365 1 ⁄₄ дня = 365,25 дня (точно) — юлианский год, средняя продолжительность года в юлианском календаре; равен точно 31 557 600 секунд СИ, используется в определении светового года. В юлианских годах выражаются периоды полураспада долгоживущих радионуклидов.
365,2564 дня — сидерический (звёздный) год; период обращения Земли вокруг Солнца относительно неподвижных звёзд.
365,2568983 дня — гауссов год, период обращения по невозмущённой круговой орбите радиусом в 1 астрономическую единицу материальной точки с пренебрежимо малой массой вокруг точечного объекта с массой в 1 массу Солнца.
365,259641 дня — аномалистический год, промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Земли через перигелий.
366 дней — високосный год во многих солнечных календарях; 31 622 400 с .
383, 384 или 385 дней — продолжительность високосного года в некоторых лунно-солнечных календарях.
383,9 дня — 13 лунных месяцев; високосный год в некоторых лунно-солнечных календарях.

В этих определениях 1 день равен 86 400 (24×60×60) с, а секунда является единицей СИ, определённой на основании атомного стандарта, не связанного с какими-либо астрономическими периодами. Это уточнение важно, так как, например, средние солнечные сутки и секунда, определённая через них, не являются постоянными величинами.

Кратные и дольные единицы

Человек начал активно интересоваться измерением времени тогда, когда понял, что из этого можно извлечь практическую пользу.

В первую очередь это было необходимо для точного предсказания смены сезонов, что позволяло заранее планировать предстоящие сельскохозяйственные работы. В результате такие базовые понятия как год, месяц и сутки твёрдо вошли в культуру всех современных народов, а вместе с тем и в представление каждого отдельно взятого человека.

Но только в средние века многочисленные исследования звёздного неба дали возможность раскрыть истинную сущность наблюдаемых астрономических явлений. В результате научное знание приобрело несколько трактовок базовых временных терминов, о которых, однако, знают далеко не все.

Что такое год?

Тропический год: временной отрезок, за который Солнце возвращается в изначальное положение на небесной сфере (с точки зрения наблюдателя на поверхности Земли). Продолжительность – 365 дней 5 часов 48 минут 45.19 секунд (незначительно меняется каждый год).

Сидерический: временной отрезок, за который Земля делает полный оборот вокруг Солнца и возвращается в начальную точку (отсчёт ведётся относительно звёзд, положение которых на небесной сфере изменяется очень медленно). Продолжительность – 365 дней 6 часов 9 минут 8,97 секунд.

Аномалистический год: временной отрезок, за который наша планета возвращается в определённую точку собственной орбиты – перицентр. Продолжительность – 365 дней 6 часов 13 минут 52,6 секунд.

Что такое месяц?

Понятие месяца большинство людей также ассоциируют с современным календарём. Однако исторически 30-дневный цикл привязан к лунному календарю, а точнее к 29-дневному периоду полной смены фаз единственного спутника нашей планеты. Такой месяц носит название синодического и длится 29 суток 12 часов 44 минуты и 2,8 секунд. По аналогии с годом (лунный) месяц может быть также тропическим, сидерическим и аномалистическим.

Большинство народов давали название тому или иному месяцу в соответствии с его свойствами, но в современном григорианском календаре проследить такие закономерности трудно. Дело в том, что название месяцев в этой системе заимствованы из латинского юлианского календаря, поэтому если перевести их на русский, то они получат однозначный смысл: сентябрь – седьмой, октябрь – восьмой, август – назван в честь Октавиана Августа, июль – в честь Юлия Цезаря и т.д.

Что такое сутки?

С астрономической точки зрения сутки являются периодом полного оборота Земли вокруг своей оси, поэтому у этого термина нет такого разнообразия интерпретаций, как у года и месяца. Учёные выделяют земные сутки (полный цикл день/ночь, видимый для наблюдателя с поверхности Земли. Продолжительность – 24 часа) и звёздные сутки (полный цикл для стороннего наблюдателя. Продолжительность – 23 часа 56 минут 4 секунды).

Звездный, или сидерический, год для Земли – период времени, равный 365,26 земных суток. Именно за это время Земля совершает оборот вокруг Солнца относительно других звезд. Такая, на первый взгляд, незначительная разница, становится очень важной при астрономических наблюдениях и измерениях.
У каждой планеты во Вселенной есть собственный сидерический период или год – для планеты, для которой проводятся вычисления ее обращения вокруг основного объекта в ее системе, он определен. Он есть даже у нашей звезды, Солнца, – период вращения его слоев на экваторе составляет 25,4 суток.

Так зачем нужна такая точность сидерического периода обращения Земли вокруг Солнца или других тел нашей системы.

Сидерический период обращения Земли

Сидерический период, который равен 365,26 земных суток, имеет огромное значение в теоретической астрофизике. Результаты вычисления орбит других тел, вращающихся вокруг Земли и в Солнечной системе в целом, приобретают более высокую точность, если знать взаимное угловое смещение. Благодаря этому астрономы всего мира знают о скором сближении космических тел с Землей и получают возможность наблюдать за ними с близкого расстояния.

Также сидерический период важен для оценки расстояния между разными телами в Солнечной системе, а в ряде случаев такая информация становится определяющей и для понимания расстояний до удаленных объектов.

Есть и практическое применение таких данных. Так, что касается нашего спутника, Луны, сидерический период равен 27,32 солнечных суток, что позволяет с высокой точностью предсказывать фазы Луны, прогнозировать приливы и отливы, а в сочетании с сидерическими периодами обращения других объектов – устанавливать даты и время солнечных и лунных затмений.

Также сидерический период имеет большое значение для навигационных технологий. Это особенно важно для применения в области космонавтики – для высокоточных расчетов орбит спутников и космических кораблей (геостационарной, геосинхронной, средне- и низкоорбитальной и проч.).

Космическая безопасность – еще одна сфера применения расчетов сидерического периода. Точная информация о времени, которое у кометы или астероида занимает обращение вокруг Солнца или другого объекта, позволяет рассчитать направление движения космического тела и оценить потенциальную угрозу нашей планете.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:

Обзоры оптической техники и аксессуаров:

Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:

Читайте также: