שנת אור וסולמות קוסמיים. שנת אור בקילומטרים שנת אור אחת בשנים על פני כדור הארץ

ב-22 בפברואר 2017, נאס"א הודיעה כי 7 כוכבי לכת אקזו-כוכבים נמצאו סביב הכוכב היחיד TRAPPIST-1. שלושה מהם נמצאים בטווח המרחקים מהכוכב שבו יכולים להיות לכוכב הלכת מים נוזליים, ומים הם תנאי מפתח לחיים. כמו כן, דווח כי מערכת כוכבים זו ממוקמת במרחק של 40 שנות אור מכדור הארץ.

המסר הזה עשה הרבה רעש בתקשורת, אפילו נראה היה לחלק שהאנושות רחוקה צעד אחד מבניית יישובים חדשים ליד כוכב חדש, אבל זה לא כך. אבל 40 שנות אור זה הרבה, זה הרבה, זה יותר מדי קילומטרים, כלומר, זה מרחק מפלצתי ענק!

ממהלך הפיזיקה ידועה המהירות הקוסמית השלישית - זו המהירות שגוף חייב להיות על פני כדור הארץ כדי לצאת ממערכת השמש. הערך של מהירות זו הוא 16.65 קמ"ש. חלליות רגילות שמסתובבות מתחילות במהירות של 7.9 ק"מ לשנייה ומסתובבות סביב כדור הארץ. באופן עקרוני, מהירות של 16-20 קמ"ש היא די משתלמת עבור טכנולוגיות ארציות מודרניות, אבל לא יותר!

האנושות עדיין לא למדה כיצד להאיץ ספינות חלל מהר מ-20 ק"מ לשנייה.

בואו לחשב כמה שנים ייקח לספינת כוכבים שטסה במהירות של 20 קמ"ש להתגבר על 40 שנות אור ולהגיע לכוכב TRAPPIST-1.
שנת אור אחת היא המרחק שעוברת אלומת אור בוואקום, ומהירות האור היא כ-300,000 ק"מ לשנייה.

חללית מעשה ידי אדם טסה במהירות של 20 ק"מ לשנייה, כלומר איטית פי 15,000 ממהירות האור. ספינה כזו תתגבר על 40 שנות אור בזמן השווה ל-40*15000=600000 שנים!

ספינת אדמה (ברמת הטכנולוגיה הנוכחית) תטוס לכוכב TRAPPIST-1 בעוד כ-600 אלף שנה! הומו סאפיינס קיים על פני כדור הארץ (לפי מדענים) רק 35-40 אלף שנה, וכאן אפילו 600 אלף שנה!

בעתיד הקרוב, הטכנולוגיה לא תאפשר לאדם להגיע לכוכב TRAPPIST-1. אפילו מנועים מבטיחים (יון, פוטון, מפרשי חלל וכו'), שאינם במציאות הארצית, ניתן להעריך להאיץ את הספינה למהירות של 10,000 קמ"ש, מה שאומר שזמן הטיסה למערכת TRAPPIST-1 יקטן ל-120 שנה. זה כבר זמן מקובל פחות או יותר לטיסה בעזרת אנימציה מושהה או לכמה דורות של מהגרים, אבל היום כל המנועים האלה פנטסטיים.

אפילו הכוכבים הקרובים ביותר עדיין רחוקים מדי מאנשים, רחוקים מדי, שלא לדבר על כוכבי הגלקסיה שלנו או גלקסיות אחרות.

הקוטר של גלקסיית שביל החלב שלנו הוא כ-100 אלף שנות אור, כלומר, הדרך מקצה לקצה עבור ספינה ארצית מודרנית יהיה 1.5 מיליארד שנים! המדע מציע שכדור הארץ שלנו הוא בן 4.5 מיליארד שנים, וחיים רב-תאיים הם בני כ-2 מיליארד שנים. המרחק לגלקסיה הקרובה אלינו - ערפילית אנדרומדה - הוא 2.5 מיליון שנות אור מכדור הארץ - איזה מרחקים מפלצתיים!

כפי שאתה יכול לראות, מכל האנשים החיים היום, אף אחד לא ידרוך לעולם על כדור הארץ של כוכב לכת ליד כוכב אחר.

האם אתה יודע מדוע אסטרונומים לא משתמשים בשנת האור כדי לחשב מרחקים לעצמים מרוחקים בחלל?

שנת אור היא יחידה לא מערכתית למדידת מרחקים בחלל החיצון. זה נמצא בכל מקום בספרים פופולריים ובספרי לימוד על אסטרונומיה. עם זאת, באסטרופיזיקה מקצועית, נתון זה משמש לעתים רחוקות ביותר ולעתים קרובות כדי לקבוע מרחקים לעצמים סמוכים בחלל. הסיבה לכך פשוטה: אם תקבעו את המרחק בשנות אור לעצמים מרוחקים ביקום, המספר יהיה כל כך עצום שזה יהיה לא מעשי ולא נוח להשתמש בו לחישובים פיזיקליים ומתמטיים. לכן, במקום שנת אור, האסטרונומיה המקצועית משתמשת ביחידת מדידה כמו , שהיא הרבה יותר נוחה לתפעול בעת ביצוע חישובים מתמטיים מורכבים.

הגדרת המונח

אנחנו יכולים למצוא את ההגדרה של המונח "שנת אור" בכל ספר לימוד באסטרונומיה. שנת אור היא המרחק שעוברת קרן אור בשנת כדור הארץ אחת. הגדרה כזו עשויה לספק את החובב, אך הקוסמולוגית תמצא שהיא לא שלמה. הוא ישים לב ששנת אור היא לא רק המרחק שעובר האור בשנה, אלא המרחק שעוברת אלומת אור ב-365.25 ימי כדור הארץ בוואקום, מבלי להיות מושפעת משדות מגנטיים.

שנת אור היא 9.46 טריליון קילומטרים. זהו המרחק שקרן אור עוברת בשנה. אך כיצד השיגו אסטרונומים קביעה כה מדויקת של נתיב הקרניים? נדבר על כך להלן.

כיצד נקבעת מהירות האור?

בימי קדם, האמינו כי האור מתפשט ביקום באופן מיידי. עם זאת, החל מהמאה השבע-עשרה החלו חוקרים לפקפק בכך. גלילאו היה הראשון להטיל ספק בהצהרה שהוצעה לעיל. הוא זה שניסה לקבוע את הזמן שבו עוברת קרן אור למרחק של 8 ק"מ. אבל בשל העובדה שמרחק כזה היה זניח עבור ערך כזה כמו מהירות האור, הניסוי הסתיים בכישלון.

השינוי הגדול הראשון בנושא זה היה תצפיתו של האסטרונום הדני המפורסם אולף רומר. בשנת 1676, הוא הבחין בהבדל בזמן של ליקוי חמה בהתאם להתקרבות והרחקה של כדור הארץ אליהם בחלל החיצון. רומר חיבר בהצלחה את התצפית הזו עם העובדה שככל שכדור הארץ מתרחק ממנו, לוקח לאור המוחזר מהם לעבור זמן רב יותר לכוכב הלכת שלנו.

רומר תפס בדיוק את מהות העובדה הזו, אבל הוא לא הצליח לחשב את הערך האמין של מהירות האור. החישובים שלו היו שגויים, כי במאה השבע-עשרה לא יכול היה להיות לו נתונים מדויקים על המרחק מכדור הארץ לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש. נתונים אלה נקבעו מעט מאוחר יותר.

התקדמות נוספת במחקר ובקביעת שנת האור

בשנת 1728, האסטרונום האנגלי ג'יימס בראדלי, שגילה את השפעת סטיית הכוכבים, היה הראשון שחישב את מהירות האור המשוערת. הוא קבע את ערכו של 301 אלף קמ"ש. אבל הערך הזה לא היה מדויק. שיטות מתקדמות יותר לחישוב מהירות האור הופקו ללא תלות בגופים קוסמיים - בכדור הארץ.

תצפיות על מהירות האור בוואקום באמצעות גלגל מסתובב ומראה נעשו על ידי A. Fizeau ו-L. Foucault, בהתאמה. בעזרתם הצליחו הפיזיקאים להתקרב לערכה האמיתי של כמות זו.

מהירות אור מדויקת

מדענים הצליחו לקבוע את מהירות האור המדויקת רק במאה האחרונה. בהתבסס על תיאוריית האלקטרומגנטיות של מקסוול, תוך שימוש בטכנולוגיית לייזר מודרנית וחישובים, מתוקנים עבור מקדם השבירה של שטף הקרניים באוויר, הצליחו מדענים לחשב את הערך המדויק של מהירות האור 299,792.458 קמ"ש. ערך זה עדיין נמצא בשימוש על ידי אסטרונומים. יתרה מכך, לקבוע את יום האור, החודש והשנה כבר היו עניין של טכנולוגיה. לפי חישובים פשוטים, מדענים השיגו את הנתון של 9.46 טריליון קילומטרים - זה כמה זמן ייקח לקרן אור לעוף לאורך מסלול כדור הארץ.

כך או אחרת, בחיי היומיום שלנו אנו מודדים מרחקים: לסופר הקרוב, לבית קרובים בעיר אחרת, אל וכן הלאה. עם זאת, כשמדובר במרחב העצום של החלל, מסתבר שהשימוש בערכים מוכרים כמו קילומטרים הוא מאוד לא הגיוני. והנקודה כאן היא לא רק הקושי לתפוס את הערכים הענקיים המתקבלים, אלא מספר הספרות שבהם. אפילו כתיבת כל כך הרבה אפסים תהפוך לבעיה. לדוגמה, המרחק הקצר ביותר ממאדים לכדור הארץ הוא 55.7 מיליון קילומטרים. שישה אפסים! אבל כוכב הלכת האדום הוא אחד מהשכנים הקרובים ביותר שלנו בשמיים. כיצד להשתמש במספרים המסורבלים שיתקבלו בחישוב המרחק אפילו לכוכבים הקרובים ביותר? וכרגע אנחנו צריכים ערך כזה כמו שנת אור. כמה הוא? עכשיו בואו נבין את זה.

המושג שנת אור קשור קשר הדוק גם לפיזיקה רלטיביסטית, שבה נוצר הקשר ההדוק והתלות ההדדית של מרחב וזמן בתחילת המאה ה-20, כאשר התמוטטות ההנחות של המכניקה הניוטונית. לפני ערך המרחק הזה, היחידות הגדולות יותר במערכת

נוצרו בפשטות: כל אחת מהן הייתה קבוצה של יחידות בסדר קטן יותר (סנטימטרים, מטרים, קילומטרים וכן הלאה). במקרה של שנת אור, המרחק היה קשור לזמן. המדע המודרני יודע שמהירות האור בוואקום קבועה. יתרה מכך, זוהי המהירות המרבית בטבע המותרת בפיזיקה רלטיביסטית מודרנית. הרעיונות הללו הם שהיוו את הבסיס למשמעות החדשה. שנת אור שווה למרחק שעוברת קרן אור בשנה קלנדרית אחת של כדור הארץ. בקילומטרים זה בערך 9.46 * 10 15 קילומטרים. מעניין, לירח הקרוב ביותר, פוטון עובר את המרחק ב-1.3 שניות. לשמש - כשמונה דקות. אבל לכוכבים הקרובים ביותר, אלפא, וכבר כארבע שנות אור.

פשוט מרחק פנטסטי. יש מידה גדולה עוד יותר של שטח באסטרופיזיקה. שנת אור היא כשליש מפרסק, יחידת מדידה גדולה עוד יותר למרחקים בין כוכביים.

מהירות התפשטות האור בתנאים שונים

אגב, יש גם תכונה כזו שפוטונים יכולים להתפשט במהירויות שונות בסביבות שונות. אנחנו כבר יודעים כמה מהר הם עפים בוואקום. וכשאומרים ששנת אור שווה למרחק שעבר האור בשנה, מתכוונים דווקא לחלל החיצון הריק. עם זאת, מעניין לציין שבתנאים אחרים מהירות האור עשויה להיות נמוכה יותר. לדוגמה, באוויר, פוטונים מתפזרים במהירות מעט נמוכה יותר מאשר בוואקום. עם איזה מהם - תלוי במצב הספציפי של האטמוספירה. לפיכך, במדיום מלא בגז, שנת אור תהיה קטנה יותר. עם זאת, זה לא יהיה שונה באופן משמעותי מהמקובל.

שנת אור היא המרחק שהאור עובר בשנה אחת.. האיגוד האסטרונומי הבינלאומי נתן את ההסבר שלו לשנת האור - זהו המרחק שהאור עובר בחלל ריק, ללא השתתפות כוח המשיכה, בשנה יוליאנית. השנה היוליאנית שווה ל-365 ימים. פרשנות זו משמשת בספרות המדעית.

אם ניקח ספרות מקצועית, אז כאן המרחק מחושב ב-parsecs או קילו- ומגה-parsecs.

ישנם נתונים ספציפיים שקבעו את המרחק של שעות אור, דקות, ימים וכו'.

• שנת אור היא 9,460,800,000,000 ק"מ,
• חוֹדֶשׁ- 788 333 מיליון ק"מ.,
• שבוע- 197,083 מיליון ק"מ.,
• יְוֹם- 26,277 מיליון ק"מ,
• שָׁעָה- 1,094 מיליון ק"מ.,
• דַקָה- כ-18 מיליון ק"מ.,
• שְׁנִיָה- כ-300 אלף ק"מ.

זה מעניין!מכדור הארץ לירח, האור מגיע ל-1.25 שניות בממוצע, ואילו אלומתו מגיעה לשמש תוך קצת יותר מ-8 דקות.

עובדה מעניינת על טבעו של היקום

הכוכב Betelgeuse בקבוצת הכוכבים אוריוןאמור להתפוצץ בעתיד הנראה לעין (למעשה, תוך כמה מאות שנים).

Betelgeuse ממוקם במרחק של 495 עד 640 שנות אור מאיתנו.
אם זה יתפוצץ עכשיו, אז תושבי כדור הארץ יראו את הפיצוץ הזה רק בעוד 500-600 שנה.

ואם אתם רואים היום פיצוץ, אז זכרו שלמעשה הפיצוץ התרחש בסביבות תקופתו של איוון האיום...

שנת כדור הארץ

שנת כדור הארץ היא המרחק שעבר כדור הארץ בשנה אחת. אם ניקח בחשבון את כל החישובים, אז שנת אור אחת שווה ל-63242 שנות אדמה. נתון זה מתייחס ספציפית לכוכב הלכת כדור הארץ, לאחרים, כגון מאדים או צדק, הם יהיו שונים לחלוטין. שנת אור מודדת את המרחק מגוף שמימי אחד למשנהו. המספרים של שנות אור ושנות כדור הארץ שונים כל כך, למרות שהם מתכוונים למרחק.

שנת אור- יחידת מדידה מחוץ למערכת של מרחקים באסטרונומיה.
מבחינה מספרית, אחד שנת אורשווה למרחק שעבר האור בשנה אחת.
ליתר דיוק, שנת אור היא המרחק שהאור עובר בוואקום, ללא השפעת שדות כבידה, בשנה יוליאנית אחת (365.25 ימים או 31,557,600 שניות סטנדרטיות).
בספרות הרוסית, שנת האור מוגדרת "St. g.", בלועזית: "ly"

למה שווה אחד שנת אור:
שנת אור בק"מ: 9,460,730,472,580.8 ק"מ.
9 460 730 472 580 800 מטר
63,241.077 יחידות אסטרונומיות (AU)
שנת אור אחת שווה ל-0.306601 פרשקים.

בנוסף לשנת האור, ישנם גם שברים של שנת אור: חודש אור, שבוע אור, שעת אור, דקת אור ושנייה אור. הם נדירים, אבל יהיה מעניין לראות כיצד מרחקים שונים באים לידי ביטוי ביחידות אלה:

שנת אור היא יחידה נוחה למדי למדידת מרחקים באסטרונומיה. המהירות הגבוהה ביותר שבה מידע יכול להתפשט בעולמנו היא מהירות האור. לכן, מרחקים המתבטאים בשנות אור מראים בו-זמנית באיזו מהירות עצם חלל אחד יכול להשפיע על אחר.

לדוגמה, אולי שמעתם שהכוכב Betelgeuse בקבוצת הכוכבים אוריון עומד להתפוצץ בעתיד הנראה לעין (למעשה, בתוך כמה מאות שנים).
Betelgeuse ממוקם במרחק של 495 עד 640 שנות אור מאיתנו.
אם זה יתפוצץ עכשיו, אז תושבי כדור הארץ יראו את הפיצוץ הזה רק בעוד 500-600 שנה.
ואם אתם רואים היום פיצוץ, אז זכרו שלמעשה הפיצוץ התרחש בסביבות תקופתו של איוון האיום...
דוגמה זו מראה בבירור עד כמה נוחה שנת האור - היא מראה בו זמנית גם מרחק וגם זמן.

שנת אור היא כמה שנות אדמה

כמה שנות כדור הארץ יש בשנת אור? שאלה די מוזרה, אבל לפעמים היא מתרחשת... שנת אור היא מדד למרחק, כפי שנכתב למעלה, ושנת כדור הארץ היא מדד לזמן. לכן, התשובה לשאלה, כמה שנות כדור הארץ יש בשנת אור אחת, תהיה - אף אחת :-)