Быстрый ответ: нисколько.
Часто нам задают очень интересные вопросы, ответы на которые бывают весьма нестандартным. Один из таких вопросов вы видите в заголовке. И действительно, сколько земных лет в одном световом году? Возможно, вы будете разочарованы, но правильный ответ — нисколько. Как же так?
Все дело в том, что световой год — это не мера времени, а мера расстояния. Если быть более точным, то световой год равен расстоянию, которое свет проходит в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один юлианский год (равный по определению 365,25 стандартных суток по 86 400 секунд СИ, или 31 557 600 секунд), по определению Международного астрономического союза.
Теперь давайте попробуем высчитать расстояние светового года. Для этого возьмем отметку в 300 тысяч километров в секунду (именно такова скорость света) и умножим на 31,56 миллиона секунд (столько секунд в году) и получим огромную цифру — 9 460 800 000 000 км (или 9 460 000 миллионов километров). Эта фантастическая цифра означает расстояние, которому равен световой год.
- 1 световой месяц ~ 788 333 млн км
- 1 световая неделя ~ 197 083 млн км
- 1 световые сутки ~ 26 277 млн км
- 1 световой час ~ 1 094 млн км
- 1 световая минута ~ примерно 18 млн км
- 1 световая секунда ~ 300 тысяч км
А вы знаете, почему астрономы не применяют световой год для вычисления расстояний к отдаленным объектам в космосе?
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 , которой намного удобнее оперировать при произведении сложных математических расчетов.
Определение термина
Определение термина «световой год» мы можем найти в любом учебнике астрономии. Световой год - это расстояние, которое луч света проходит за один земной год. Такое определение может удовлетворить любителя, но специалист по космологии сочтет его неполным. Он заметит, что световой год - это не просто расстояние, которое свет проходит за год, а расстояние, которое луч света за 365,25 земных дня проходит в вакууме, не испытывая на себе влияние магнитных полей.
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
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 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 , 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
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.
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.
Расстояния между звездами настолько велики, что измерять их километрами или милями - занятие с бесконечными нолями. Привычную систему измерений применяют для обозначения расстояний в одной системе. К примеру называют, что минимальное расстояние от Земли до Марса - 55,76 миллионов километров. Со звездами всё сложнее, и здесь обычно используют понятия светового года и парсека.
Астрономическая единица - принятая в астрономии единица измерения объектов Солнечной системы и ближайших к ней объектов Вселенной. Астрономическая единица равна 149 598 100 км (+- ~750 км), что приблизительно равняется среднему расстоянию Земли от Солнца. Современные наблюдения зафиксировали постепенно увеличение значения на 15 см ежегодно, что объясняется, возможной потерей Солнцем массы, последствия солнечного ветра.
Световой год - расстояние, которое свет проходит за один год, в метрах это 9 460 730 472 580 800. На самом деле свет звезд, который мы видим в безоблачную ночь, шёл до нашей планеты многие столетия, а некоторые из них вообще больше не существуют.
Парсек , он же «параллакс угловой секунды» - это расстояние, с которого средний радиус орбиты Земли (перпендикулярный лучу зрения), виден под углом в одну секунду угловую. Если совсем просто, то парсек = 3,26 световым годам.
Интересно то, что в научно-популярной и фантастической литературе принято использовать понятие светового года, а парсеками обычно пользуются только в профессиональных трудах и исследованиях.
(Галактика UDFj-39546284 - самая далекая от Земли галактика (13,3 миллиардов световых лет от Земли), на снимке, сделанным телескопом Хаббл выглядит, как красная точка )
Ближайшая к нам звезда - это Альфа Центавра, которая находится от Земли на расстоянии в 4,37 световых лет. А вот до самой удалённой галактики (по состоянию на декабрь 2012 года) от Земли целых 13,3 миллиардов световых лет!. Получается, когда солнце этой самой галактики (известной под индексом UDFj-39546284) потухнет, человечество об этом узнает еще не скоро.
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.
Несмотря на то, что его название аналогично временному промежутку году, год измеряет вовсе не время, а расстояние. Эта единица предназначена для измерения огромных .
Световой год – внесистемная единица длины. Это расстояние, которое за один год (365,25 суток или 31 557 600 секунд) проходит свет в вакууме.
Сопоставление светового года с календарным стало применяться после 1984 г. До этого световым годом расстояние, пройденное светом за один тропический год.
Продолжительность тропического года не имеет точного значения, так как его расчеты связаны с угловой скоростью Солнца, а для нее существуют вариации. Для светового года было взято усредненное значение.
Разница в расчетах между тропическим световым годом и световым годом, соотнесенным с юлианским календарем, составляет 0,02 процента. А так как данная единица для высокоточных измерений не используется, практической разницы между ними нет.
Световой год как длины применяется в научно популярной литературе. В астрономии же существует другая внесистемная единица для измерения больших расстояний – парсек. Расчет парсека отталкивается от среднего радиуса земной орбиты. 1 парсек равен 3,2616 светового года.
Расчеты и расстояния
Расчет светового года непосредственно связан со скоростью света. Для расчетов в физике она обычно берется равной 300 000 000 м/с. Точное значение скорости света 299 792 458 м/с. То есть, 299 792 458 метров – это всего лишь одна световая секунда!
Расстояние до Луны приблизительно равно 384 400 000 метров, значит, поверхности луны световой луч достигнет приблизительно за 1,28 секунды.
Расстояние от Солнца до Земли 149 600 000 000. Следовательно, солнечный луч попадает на Землю чуть меньше чем за 7 минут.
Итак, в году 31 557 600 секунд. Умножив это число на расстояние равное одной световой секунде, получим, что один световой год равен 9 460 730 472 580 800 метров.
1 миллион световых лет соответственно будет равен 9 460 730 472 580 800 000 000 метров.
По приблизительным расчетам астрономов, диаметр нашей Галактики около 100 000 световых лет. То есть в пределах нашей Галактики не может быть расстояний, измеряемых миллионами световых лет. Такие числа применимы для измерения расстояний между галактиками.
Ближайшая к Земле галактика Андромеды находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.
На сегодняшний день самое большое космическое расстояние от Земли, которое возможно измерить, – это расстояние до края наблюдаемой Вселенной. Оно составляет около 45 миллиардов световых лет.
