Так или иначе, в своей повседневной жизни мы измеряем расстояния: до ближайшего супермаркета, до дома родственников в другом городе, до и так далее. Однако когда речь заходит о бескрайних космических пространствах, выясняется, что использование знакомых нам значений вроде километров крайне нерационально. И дело здесь уже не только в сложности восприятия получившихся гигантских значений, а в количестве цифр в них. Проблемой станет даже само написание такого количества нулей. Например, от Марса до Земли наиболее короткое расстояние - 55,7 млн. километров. Шесть нулей! А ведь красная планета - одна из ближайших наших соседок на небе. Как же использовать громоздкие цифры, которые получатся при вычислении расстояния даже до ближайших звезд? И именно теперь нам необходима такая величина, как световой год. Сколько равен он? Сейчас разберемся.

Понятие о световом годе также тесно связано с релятивистской физикой, в которой тесная связь и взаимная зависимость пространства и времени была установлена еще в начале XX века, когда рушились постулаты ньютоновской механики. До этого значения расстояния, более масштабные единицы измерения в системе

образовывались достаточно просто: каждая последующая представляла собой совокупность единиц более мелкого порядка (сантиметры, метры, километры и так далее). В случае же светового года расстояние было привязано к времени. Современной науке известно, что скорость распространения света в вакууме постоянна. Более того, она является максимальной скоростью в природе, допустимой в современной релятивистской физике. Именно эти представления были заложены в основе нового значения. Световой год равен расстоянию, которое луч света проходит за один земной календарный год. В километрах это примерно 9,46*10 15 километров. Интересно, что до ближайшего Луны, фотон преодолевает расстояние за 1,3 секунды. До Солнца - около восьми минут. А вот до следующих ближайших звезд, Альфы и уже около четырех световых лет.

Просто фантастическое расстояние. Существует в астрофизике и еще более крупная мера пространства. Световой год равен примерно одной трети парсека, еще более значительной единицы измерения межзвездных расстояний.

Скорость распространения света в разных условиях

Кстати, есть еще и такая особенность, что фотоны могут с разной скоростью распространяться в разной среде. Мы уже знаем, как быстро они летят в вакууме. И когда говорят о том, что световой год равен расстоянию, преодоленному светом за год, имеют в виду именно пустое космическое пространство. Однако интересно отметить, что в других условиях скорость света может быть и меньшей. Например, в воздушной среде фотоны разбегаются с несколько меньшей скоростью, чем в вакууме. С какой именно - зависит от конкретного состояния атмосферы. Таким образом, в наполненной газом среде световой год равен был бы несколько меньшему значению. Впрочем, оно бы несущественно отличалось от принятого.

Наверняка, услышав в каком-нибудь фантастическом боевике выражение а-ля «до Татуина двадцать световых лет », многие задавались закономерными вопросами. Озвучу некоторые из них:

Разве год – это не время?

Тогда что же такое световой год ?

Сколько в нем километров?

За сколько преодолеет световой год космический корабль с Земли ?

Сегодняшнюю статью я решил посвятить объяснению значения этой единицы измерения, сравнению ее с нашими привычными километрами и демонстрации масштабов, которыми оперирует Вселенная .

Виртуальный гонщик.

Представим себе человека, в нарушение всех правил несущегося по шоссе со скоростью 250 км/ч. За два часа он преодолеет 500 км, а за четыре – целых 1000. Если, конечно, не разобьется в процессе…

Казалось бы, вот это скорость! Но для того, чтобы обогнуть весь земной шар (≈ 40 000 км), нашему гонщику понадобится в 40 раз больше времени. А это уже 4 х 40 = 160 часов. Или почти целая неделя непрерывной езды!

В итоге, однако, мы не скажем, что он преодолел 40 000 000 метров. Так как лень всегда заставляла нас придумывать и употреблять более короткие альтернативные единицы измерения.

Предел.

Из школьного курса физики каждому должно быть известно, что самый быстрый ездок во Вселенной – свет. За одну секунду его луч преодолевает расстояние примерно 300 000 км, а земной шар, таким образом, он обогнет за 0,134 секунды. Это в 4 298 507 раз быстрее, чем наш виртуальный гонщик!

От Земли до Луны свет доходит в среднем за 1,25 с, до Солнца же его луч домчится чуть более, чем за 8 минут.

Колоссально, не так ли? А ведь пока не доказано существование скоростей, больших скорости света. Поэтому ученый мир решил, что логично будет измерять космические масштабы в единицах, которые за определенные интервалы времени проходит радиоволна (коей свет, в частности, и является).

Расстояния.

Таким образом, световой год — ни что иное, как расстояние, которое луч света преодолевает за один год. В межзвездных масштабах использовать единицы расстояния, меньшие этой, не имеет особого смысла. И все же они есть. Вот их приближенные значения:

1 световая секунда ≈ 300 000 км;

1 световая минута ≈ 18 000 000 км;

1 световой час ≈ 1 080 000 000 км;

1 световые сутки ≈ 26 000 000 000 км;

1 световая неделя ≈ 181 000 000 000 км;

1 световой месяц ≈ 790 000 000 000 км.

А теперь, чтобы вы понимали, откуда берутся цифры, вычислим, чему равен один световой год .

В году 365 суток, в сутках 24 часа, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд. Таким образом, год состоит из 365 х 24 х 60 х 60 = 31 536 000 секунд. За одну секунду свет проходит 300 000 км. Следовательно, за год его луч преодолеет расстояние 31 536 000 х 300 000 = 9 460 800 000 000 км.

Это число читается так: ДЕВЯТЬ ТРИЛЛИОНОВ, ЧЕТЫРЕСТА ШЕСТЬДЕСЯТ МИЛЛИАРДОВ И ВОСЕМЬСОТ МИЛЛИОНОВ километров.

Конечно, точное значение светового года слегка отличается от вычисленного нами. Но при описании расстояний до звезд в научно-популярных статьях высочайшая точность в принципе не нужна, и сотня-другая миллионов километров здесь особой роли не сыграют.

А теперь продолжим наши мысленные эксперименты…

Масштабы.

Предположим, что современный космический корабль покидает Солнечную систему с третьей космической скоростью (≈ 16,7 км/с). Первый световой год он преодолеет за 18000 лет!

4,36 световых года до ближайшей к нам звездной системы (Альфы Центавра , см. изображение в начале) он преодолеет примерно за 78 тысяч лет!

Нашу галактику Млечный Путь , имеющую в поперечнике примерно 100 000 световых лет , он пересечет за 1 млрд. 780 млн. лет.

Материал подготовлен Александром Заниным

Световая секунда является единицей длины использующейся в астрономии, телекоммуникации и релятивистской физике. Она определяется как расстояние, которое свет проходит в свободном пространстве в одну секунду, и равна в точности 299 792 458 метров. Это составляет чуть более 186282 миль и почти 9,84 × 10 8 футов.

Также, скорость света служит основой для других единиц времени и единиц длины, начиная от световой наносекунды (чуть меньше одного американского или британского фута) до световой минуты, светового часа и светового дня, который иногда используется в научно-популярных изданиях. Чаще используется световой год, в настоящее время определенный равным точно 31 557 600 световых секунд, так как определение года основано на Юлианском определение продолжительности года (не Григорианском) 365,25 дней, каждый из ровно 86 400 SI секунд.

Определение метра

Метр - это расстояние, которое проходит свет в вакууме за временной интервал 1/299792458 секунды.
Это определение фиксирует скорость света в вакууме - 299792458 м/с, и, следовательно, световая секунда соответствует 299792458 м.

Использование в области телекоммуникаций

Сигналы связи на Землю редко путешествуют именно со скоростью света в свободном пространстве, но расстояния в доли световых секунд по-прежнему полезны для планирования телекоммуникационных сетей, поскольку они указывают на минимально возможной задержкой между отправителем и получателем.
Одна световая наносекунда составляет почти 300 миллиметров (299,8 мм, 5 мм меньше, чем один фут), что ограничивает скорость передачи данных между разными частями большого компьютера.
Одна световая микросекунда соответствует расстоянию около 300 метров.
Среднее расстояние, если сигнал движется по периметру Земли, между противоположными сторонами Земли 66,8 световых миллисекунд.
Спутники связи, как правило, находятся на высотах от 1,337 световых миллисекунд (низкие околоземные орбиты) до 119,4 световых миллисекунд (геостационарные орбиты) от поверхности Земли. Поэтому всегда будет задержка, по крайней мере, четверть секунды в связи через геостационарные спутниковые системы (119.4 ms *2 раза); эта задержка едва заметна в трансокеанских телефонных разговорах, которые направляются через спутник.

Использование в астрономии

Световая секунда - удобная единица для измерения расстояний во внутренней Солнечной системе, поскольку она соответствует очень близко к радиометрическим данным, используемых для их определения (соответствие не является точным для наземного наблюдателя из-за очень маленькой поправкой на эффекты теории относительности). Значение астрономической единицы (например расстоянию от Земли до Солнца) в световых секундах является одним из основных измерений для расчета современной эфемериды (таблиц координат планет): это, как правило, называется "световая единица времени на единицу расстояния" в таблицах астрономических постоянных, и в настоящее время его значение (расстояния от Земли до Солнца) принято 499,004786385 (20) с.

• Средний диаметр Земли составляет около 0,0425 световых секунд.
• Среднее расстояние от Земли до Луны составляет около 1,282 световых секунд.
• Диаметр Солнца составляет около 4,643 световых секунд.
• Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 499,0 световых секунд.
• Кратность световой секунде может быть определена, хотя, кроме светового года она больше используются в научно-популярных изданиях, чем в научно-исследовательских работах. Например, световая минута равна 60 световым секундам, а среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 8,317 световых минут.
• Световая секунда: 2,997924580 × 10^8 м 2,998*10^5 км 1,863 × 10^5 миль. Среднее расстояние от Земли до Луны составляет около 1,282 световых секунд.
• Световая минута= 60 световых секунд- 1,798754748 × 10^10 м= 1,799 × 10^7 км =1,118 × 107 миль. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 8,317 световых минут.
• световой час= 60 световых минут
• = 3600 световых секунд 1,079252849 × 10^12 м= 1,079 × 10^9 км =6,706 × 108 миль. Большая полуось орбиты Плутона составляет около 5,473 световых часов.
• световой день =24 световых часа=
• = 86400 световых секунд- 2,590206837 × 10^13м= 2,590 *10^10 км= 1,609 × 10^10 миль. Наиболее удаленная от Солнца планета Седна в настоящее время находится на расстоянии 0,52 световых дней от Солнца по орбите, которая варьируется перигее от 0,44 световых дней до 5,41 световых дней в апогее.
• Световая неделя= 7 световых дней
• = 604800 световых секунд -1,813144786 × 10^14 м= 1,813 × 10^11 км =1,127 × 10^11 миль. Туманность Оорта, как полагают, занимает область между 41 и 82 световых недель от Солнца.
• Световой год =365,25 световых дней=
• = 31557600 световых секунд 9,460730473 × 1015 м= 9,461 × 1012 км= 5,879 × 1012 миль. Проксима Центавра является ближайшей к Солнцу звезда, находится на расстоянии около 4,24 световых лет от Земли.

Огромные космические пространства очень трудно исчислять в километрах или милях. Ученые задумались о поиске других единиц измерения больших расстояний. Поклонники фантастических фильмов и книг часто слышат о световом годе. Но не каждый может объяснить, что значат данные слова. Некоторые не видят его отличие от обычного земного.

Эта величина – популярная единица измерения космического расстояния. При ее определении используют:

• скорость света,
• число секунд, равных 365 суткам.

Важное условие такого исчисления – отсутствие влияния на свет любых гравитационных полей. Этому требованию соответствует вакуум. Именно в нем остается постоянной скорость распространение любых электромагнитных лучей.

Еще в XVII веке ученые пытались определить скорость света . Ранее астрономы предполагали, что лучи разносятся в пространстве мгновенно. В этом усомнился Галилео Галилей. Он поставил целью вычислить время прохождения лучом света определенного расстояния, равного восьми километрам. Но его опыты были неудачны. Исследования датского ученого О. Рёмера тоже не увенчались успехом. Он заметил временную разницу в затмениях спутников других планет в зависимости от положения Земли. Когда она находится дальше от другого космического объекта, то лучам света необходимо больше времени для достижения земной поверхности. Вычислить их скорость у него не получилось.

Впервые примерно подсчитать скорость света удалось англичанину Джеймсу Брэдли в XVIII веке. Этот астроном установил ее значение в 301 000 км/с. В прошлом столетии, используя теорию электромагнетизма Максвелла, ученые смогли точно вычислить значение скорости луча. Исследования проводились при использовании новейших лазерных технологий, учитывая коэффициенты их преломления. Рассчитанная скорость света оказалась равной 299 792 километров 458 метров в секунду. Это помогло определить удобную единицу измерения космического пространства.

Чему равен 1 световой год в километрах

Для расчета взяли за основу 365 суток . Если вычислить суточную величину в секундах, то получится 86 400 секунд. А во всех указанных сутках их число составит 31 557 600.

Мы посчитали, какое расстояние проходит луч света за секунду. Умножив эту величину на 31 557 600, получим чуть более 9,4 триллиона. Это световой год, измеренный в километрах. Именно это расстояние пройдет световой луч за 365 суток в вакууме. Такой путь он проделает, облетая земную орбиту без воздействия полей гравитации.

Примеры некоторых расстояний, рассчитанных подобным образом

• Расстояние от Земли до Луны луч света преодолевает за 1 минуту 3 секунды;
• В 100 000 таких лет можно определить диаметр нашего галактического диска;
• Расстояние в световых часах от Солнца до Плутона равно 5,25 часа;
• Галактику Андромеду луч с земли достигнет через 2 500 000 световых лет, а звезду Проксима Центавра всего за 4;
• Солнечный свет доходит до нашей планеты за 8,20 минуты;
• На расстоянии 26 тыс. световых лет расположен от Солнца Центр нашей Галактики;
• Скопление Девы расположено на расстоянии 58 000 тысяч подобных лет от нашей планеты;
• Десятками миллионов таких лет измеряются скопления галактик по диаметру;
• Максимальное измеренное расстояние от Земли до края видимой Вселенной составило 45 млрд световых лет.

Чем он так важен

Рассчитанная скорость света дала возможность астрономам определить расстояние между планетами, звездами, галактиками . Стало очевидно, что свет, испускаемый звездой, не достигает Земли молниеносно. Наблюдая на небе космические объекты, мы видим прошлое. Взрыв далекой планеты, случившийся сотни лет назад, ученые зафиксируют лишь сегодня.

В пределах нашей Вселенной применение расчетов в этой единице измерения удобно. Реже используются часы, недели или месяцы. При определении расстояния к дальним космическим объектам, полученная величина будет огромна. Пользоваться подобными значениями при математических подсчетах становятся затруднительно и непрактично. Ученые это учли, и для астрономических вычислений больших расстояний используют другую единицу измерения – парсек. Для сложных математических расчетов он более приемлем. Световой год равняется одной трети парсека.

Соотношение световых и земных лет

В своей жизни мы часто измеряем расстояние: до работы, ближайшего магазина, другого города. Мы сравниваем разные величины друг с другом. Это помогает оценить разницу. Понятия световых и земных лет многим кажутся похожими, если не одинаковыми. Возникает желание их сопоставить. Тут необходимо сначала выбрать, что подразумевать под земным годом. Можно определить его как расстояние, пройденное нашей планетой за 365 суток. При этих параметрах один световой подобный период станет равен 63 тысячам земных лет.

Если же земной исчислять в сутках, то он будет считаться единицей измерения времени. А световым обозначают расстояние. И сравнение подобных величин бессмысленно. В этом случае нет ответа на вопрос.

Видео

Это видео поможет вам разобраться, что же такое световой год.

Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.