Bagikan artikel kami!
Tahun cahaya
Selama penjelajahan planet mereka, orang membutuhkan berbagai ukuran untuk mengukur jarak dan segmen. Awalnya, ukuran panjang tidak akurat, karena orang yang berbeda memiliki cara pengukurannya sendiri. Hanya pada tahun 1791, para ilmuwan dari Prancis memperkenalkan ukuran yang masih digunakan sampai sekarang - meteran (dari bahasa Yunani - "ukuran").
Tetapi pada awal abad kedua puluh, orang-orang mulai mengalihkan perhatian mereka untuk mempelajari ruang. Dan fakta bahwa alam semesta memiliki jarak yang luar biasa sudah ada sistem metrik ternyata tidak cocok untuk mengukur jarak yang begitu jauh. Adalah mungkin untuk mengukur dalam kilometer jarak dari planet kita ke Bulan atau ke Mars, tetapi jika Anda mengukur jarak ke planet lain, dan bahkan bintang, maka akan ada angka nol yang luar biasa dalam gambar.
Dan kemudian para ilmuwan memutuskan untuk memperkenalkan istilah "tahun cahaya".
Berapa tahun cahaya?
Hanya dalam satu detik, foton cahaya menutupi panjang 300.000 km. Satu tahun cahaya adalah jumlah kilometer yang ditempuh cahaya dalam 12 bulan. Dalam kilometer itu akan menjadi - 9.460.730.472.580,8 kilometer 9,46 1015.
Tentu saja, menggunakan istilah "tahun cahaya" lebih nyaman daripada menggunakan kilometer besar. Tapi, tentu saja, ada nilai perkiraan:
1 detik cahaya 300 ribu kilometer.
1 menit cahaya 18 juta kilometer.
1 jam cahaya 1.080.000.000 kilometer.
1 hari terang 26.000.000.000 kilometer.
1 minggu cahaya 181.000.000.000 kilometer.
1 bulan cahaya 790.000.000.000 kilometer.
Berapa banyak?
Kami berasumsi bahwa pesawat ruang angkasa terbang dari yang ketiga kecepatan ruang(sekitar 16,8 kilometer per detik), maka dalam 18 ribu tahun kapal akan terbang satu tahun cahaya. Dan galaksi kita Bima Sakti, yang berdiameter sekitar seratus ribu tahun cahaya, kapal akan terbang dalam waktu hampir 2 miliar tahun!
Bintang terdekat dengan Matahari adalah Proxima Centauri. Itu terletak pada jarak sekitar empat tahun cahaya. Jika dikonversi ke kilometer, angkanya sangat besar.
Tetapi jika kita membandingkan jarak dari Proxima Centauri ke galaksi terdekat, Nebula Andromeda, maka bintang tersebut sangat dekat, karena Andromeda berjarak dua setengah juta tahun cahaya dari Bima Sakti. pesawat luar angkasa bisa terbang ke sana dalam 35 miliar tahun.
Untuk apa lagi tahun cahaya berguna?
Menggunakan tahun cahaya membantu Anda memahami di mana di alam semesta yang dapat Anda coba temukan peradaban cerdas. Jadi para ilmuwan menentukan di mana masuk akal untuk mengirim sinyal radio, dan di mana tidak.
Cara kerjanya: kecepatan cahaya sama dengan kecepatan sinyal radio, dan ternyata mengirim pesan ke tempat yang akan mereka jangkau dalam ribuan, atau bahkan miliaran tahun, sama sekali tidak berguna. Masuk akal untuk mencari "tetangga" melalui sinyal yang dikirim, yang akan berlangsung setidaknya selama satu kehidupan manusia.
Bagaimanapun, di Kehidupan sehari-hari kami mengukur jarak: ke supermarket terdekat, ke rumah kerabat di kota lain, ke dan seterusnya. Namun, ketika berbicara tentang ruang angkasa yang sangat luas, ternyata penggunaan nilai-nilai yang sudah dikenal seperti kilometer sangat tidak rasional. Dan intinya di sini bukan hanya sulitnya memahami nilai raksasa yang dihasilkan, tetapi jumlah digit di dalamnya. Bahkan menulis begitu banyak nol akan menjadi masalah. Misalnya, jarak terpendek dari Mars ke Bumi adalah 55,7 juta kilometer. Enam nol! Tapi planet merah adalah salah satu tetangga terdekat kita di langit. Bagaimana cara menggunakan angka-angka rumit yang akan diperoleh saat menghitung jarak bahkan ke bintang-bintang terdekat? Dan saat ini kita membutuhkan nilai seperti tahun cahaya. Berapa dia? Sekarang mari kita cari tahu.
Konsep tahun cahaya juga erat kaitannya dengan fisika relativistik, di mana hubungan dekat dan saling ketergantungan ruang dan waktu didirikan pada awal abad ke-20, ketika postulat mekanika Newton runtuh. Sebelum nilai jarak ini, unit yang lebih besar dalam sistem
dibentuk cukup sederhana: masing-masing berikutnya adalah satu set unit dari urutan yang lebih kecil (sentimeter, meter, kilometer, dan sebagainya). Dalam kasus ini tahun cahaya jarak terikat waktu. ilmu pengetahuan modern Kita tahu bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah konstan. Selain itu, ini adalah kecepatan maksimum di alam yang diperbolehkan dalam fisika relativistik modern. Ide-ide inilah yang membentuk dasar makna baru. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh sinar cahaya dalam satu Bumi tahun kalender. Dalam kilometer, ini kira-kira 9,46 * 10 15 kilometer. Menariknya, ke bulan terdekat, sebuah foton menempuh jarak dalam 1,3 detik. Ke Matahari - sekitar delapan menit. Tapi ke bintang terdekat berikutnya, Alpha, dan sudah sekitar empat tahun cahaya.
Hanya jarak yang fantastis. Ada ukuran ruang yang lebih besar dalam astrofisika. Satu tahun cahaya kira-kira sepertiga parsec, satuan jarak antarbintang yang bahkan lebih besar.
Kecepatan rambat cahaya dalam kondisi yang berbeda
Omong-omong, ada juga fitur seperti foton yang dapat merambat pada kecepatan yang berbeda di lingkungan yang berbeda. Kita sudah tahu seberapa cepat mereka terbang dalam ruang hampa. Dan ketika mereka mengatakan bahwa satu tahun cahaya sama dengan jarak, dikalahkan oleh cahaya per tahun, artinya ruang angkasa yang kosong. Namun, menarik untuk dicatat bahwa dalam kondisi lain kecepatan cahaya mungkin lebih rendah. Misalnya, di lingkungan udara foton menyebar pada kecepatan yang sedikit lebih rendah daripada di ruang hampa. Yang mana - tergantung pada keadaan tertentu suasana. Jadi, dalam media yang diisi gas, satu tahun cahaya akan lebih kecil. Namun, itu tidak akan berbeda secara signifikan dari yang diterima.
Untuk memahami arti dari konsep "tahun cahaya", Anda harus terlebih dahulu mengingat kursus sekolah fisika, khususnya bagian yang berhubungan dengan kecepatan cahaya. Jadi kecepatan cahaya dalam ruang hampa, di mana ia tidak terpengaruh berbagai faktor, seperti gravitasi dan Medan magnet, partikel tersuspensi, pembiasan media transparan, dll., adalah 299.792,5 kilometer per detik. Harus dipahami bahwa dalam kasus ini cahaya berarti dirasakan penglihatan manusia.
Lebih sedikit satuan yang diketahui pengukuran jarak cahaya bulan, minggu, hari, jam, menit dan detik.Cahaya yang cukup panjang dianggap sebagai kuantitas yang tak terbatas, dan orang pertama yang menghitung perkiraan kecepatan sinar cahaya dalam ruang hampa adalah astronom Olaf Römer di pertengahan tujuh belas abad. Tentu saja, datanya sangat mendekati, tetapi fakta menentukan nilai akhir kecepatan. Pada tahun 1970, kecepatan cahaya ditentukan dalam satu meter per detik. Hasil yang lebih akurat belum tercapai sejauh ini, karena ada masalah dengan kesalahan standar meteran.
Tahun cahaya dan jarak lainnya
Karena jaraknya sangat jauh, mengukurnya dalam satuan biasa akan menjadi tidak rasional dan merepotkan. Berdasarkan pertimbangan ini, tahun cahaya khusus diperkenalkan, yaitu jarak yang ditempuh cahaya dalam apa yang disebut tahun julian(sama dengan 365,25 hari). Mengingat bahwa setiap hari mengandung 86.400 detik, dapat dihitung bahwa dalam satu tahun seberkas cahaya menempuh jarak beberapa kali lebih dari 9,4 kilometer. Nilai ini tampaknya besar, namun, misalnya, jarak ke bintang terdekat ke Bumi, Proxima Centauri, adalah 4,2 tahun, dan diameter galaksi Bima Sakti melebihi 100.000 tahun cahaya, yaitu pengamatan visual yang dapat dilakukan. sekarang menampilkan gambar yang ada sekitar ratusan ribu tahun yang lalu.
Seberkas cahaya menutupi jarak dari Bumi ke Bulan dalam waktu sekitar satu detik, tetapi sinar matahari mencapai planet kita selama lebih dari delapan menit.
Dalam astrofisika profesional, konsep tahun cahaya jarang digunakan. Para ilmuwan terutama beroperasi dengan unit seperti parsec dan unit astronomi. Parsec adalah jarak ke titik imajiner dari mana jari-jari orbit Bumi terlihat pada sudut satu detik busur (1/3600 derajat). radius sedang orbit, yaitu jarak dari Bumi ke Matahari, disebut satuan astronomi. Sebuah parsec adalah sekitar 3 tahun cahaya atau 30,8 triliun kilometer. Satuan astronomi kira-kira sama dengan 149,6 juta kilometer.
Seperti yang Anda ketahui, untuk mengukur jarak dari Matahari ke planet-planet, serta antara planet-planet, para ilmuwan datang dengan unit astronomi. Apa tahun cahaya?
Pertama-tama, perlu dicatat bahwa tahun cahaya juga merupakan satuan pengukuran yang diadopsi dalam astronomi, tetapi bukan waktu (seperti yang terlihat, dilihat dari arti kata "tahun"), tetapi jarak.
Apa itu tahun cahaya?
Ketika para ilmuwan dapat menghitung jarak ke bintang-bintang terdekat, menjadi jelas bahwa di dunia bintang, unit astronomi tidak nyaman untuk digunakan. Katakanlah sebagai permulaan bahwa jarak dari Matahari ke bintang terdekat adalah sekitar 4,5 tahun cahaya. Ini berarti bahwa cahaya dari Matahari kita ke bintang terdekat (disebut, omong-omong, Proxima Centauri) terbang 4,5 tahun! Seberapa besar jarak ini? Kami tidak akan membuat siapa pun bosan dengan matematika, kami hanya akan mencatat bahwa dalam sedetik partikel cahaya terbang sejauh 300.000 kilometer. Artinya, jika Anda mengirim sinyal dengan senter ke arah Bulan, cahaya ini akan terlihat di sana dalam waktu kurang dari satu setengah detik. Cahaya merambat dari Matahari ke Bumi dalam waktu 8,5 menit. Dan berapa banyak sinar cahaya yang terbang dalam setahun?
Katakan saja: satu tahun cahaya adalah sekitar 10 triliun kilometer(satu triliun adalah satu diikuti oleh dua belas nol). Lebih tepatnya 9.460.730.472.581 kilometer. Jika dihitung dalam satuan astronomi ah, itu sekitar 67.000. Dan itu hanya untuk bintang terdekat!
Jelas bahwa di dunia bintang dan galaksi, unit astronomi tidak cocok untuk pengukuran. Lebih mudah untuk beroperasi dalam perhitungan dengan tahun cahaya.
Penerapan di dunia bintang
Misalnya, jarak dari Bumi ke bintang paling terang di langit, Sirius, adalah 8 tahun cahaya. Dan jarak dari Matahari ke bintang kutub adalah sekitar 600 tahun cahaya. Artinya, cahaya dari kita sampai di sana selama 600 tahun. Ini akan menjadi sekitar 40 juta unit astronomi. Sebagai perbandingan, kami menunjukkan bahwa ukuran (diameter) Galaksi kita adalah Bima Sakti- sekitar 100.000 tahun cahaya. Tetangga terdekat kita galaksi spiral, yang disebut Nebula Andromeda, berjarak 2,52 juta tahun cahaya dari Bumi. Sangat tidak nyaman untuk menyatakan hal ini dalam satuan astronomi. Tapi ada objek di alam semesta yang berjarak 15 miliar tahun cahaya dari kita. Jadi, jari-jari alam semesta yang dapat diamati adalah 13,77 miliar tahun cahaya. TETAPI alam semesta yang lengkap, seperti diketahui, melampaui bagian yang diamati.
Omong-omong, diameter alam semesta yang dapat diamati sama sekali tidak 2 kali radius lebih seperti yang mungkin Anda pikirkan. Intinya adalah bahwa ruang berkembang dari waktu ke waktu. Benda-benda jauh yang memancarkan cahaya 13,77 miliar tahun yang lalu terbang lebih jauh dari kita. Hari ini mereka berjarak lebih dari 46,5 miliar tahun cahaya. Menggandakannya, kita mendapatkan 93 miliar tahun cahaya. Ini adalah diameter sebenarnya dari alam semesta yang dapat diamati. Jadi ukuran bagian dari ruang yang diamati (dan yang juga disebut Metagalaxy) meningkat sepanjang waktu.
Tidak masuk akal untuk mengukur jarak seperti itu dalam kilometer atau satuan astronomi. Sejujurnya, tahun cahaya juga tidak cocok di sini. Tapi tidak ada orang yang lebih baik belum tahu. Jumlahnya sangat besar sehingga hanya komputer yang dapat menanganinya.
Definisi dan esensi tahun cahaya
Dengan demikian, tahun cahaya (st. g.) adalah satuan panjang, bukan waktu, yang merupakan jarak yang ditempuh sinar matahari selama setahun, yaitu selama 365 hari. Unit pengukuran ini sangat nyaman untuk kejelasannya. Ini memungkinkan Anda untuk menjawab pertanyaan, setelah jangka waktu berapa Anda dapat mengharapkan respons jika Anda mengirim pesan elektromagnetik ke bintang tertentu. Dan jika periode ini terlalu lama (misalnya seribu tahun), maka tidak ada gunanya tindakan seperti itu.
Definisi inilah yang direkomendasikan untuk digunakan dalam literatur sains populer. Dalam literatur profesional, parsec dan kelipatan satuan (kilo- dan megaparsec) biasanya digunakan untuk menyatakan jarak yang jauh daripada tahun cahaya.
Sebelumnya (sampai 1984), satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun tropis, mengacu pada zaman 1900.0. Definisi baru berbeda dari yang lama sekitar 0,002%. Karena satuan jarak ini tidak digunakan untuk pengukuran yang sangat akurat, tidak ada perbedaan praktis antara definisi lama dan baru.
Nilai numerik
satu tahun cahaya adalah:
- 9 460 730 472 580 800 meter (sekitar 9,5 petameter)
Unit terkait
Satuan berikut jarang digunakan, biasanya hanya dalam publikasi populer:
- 1 detik cahaya = 299.792.458 km (tepatnya)
- 1 menit cahaya 18 juta km
- 1 jam cahaya 1079 juta km
- 1 hari cahaya 26 miliar km
- 1 minggu cahaya 181 miliar km
- 1 bulan cahaya 790 miliar km
Jarak dalam tahun cahaya
Tahun cahaya cocok untuk representasi kualitatif skala jarak dalam astronomi.
| Skala | Nilai (tahun pertama) | Keterangan |
|---|---|---|
| Detik | 4 10 8 | Jarak rata-rata ke Bulan adalah sekitar 380.000 km. Artinya, dibutuhkan sekitar 1,3 detik untuk seberkas cahaya yang dipancarkan dari permukaan Bumi untuk mencapai permukaan Bulan. |
| menit | 1.6 10 5 | Satu unit astronomi sama dengan sekitar 150 juta kilometer. Jadi, cahaya merambat dari Matahari ke Bumi dalam waktu sekitar 500 detik (8 menit 20 detik). |
| Jam | 0,0006 | Jarak rata-rata dari Matahari ke Pluto adalah sekitar 5 jam cahaya. |
| 0,0016 | Kendaraan seri Pioneer dan Voyager terbang lebih jauh tata surya, sekitar 30 tahun setelah peluncuran, telah berpindah ke jarak sekitar seratus unit astronomi dari Matahari, dan waktu respons mereka terhadap permintaan dari Bumi adalah sekitar 14 jam. | |
| Tahun | 1,6 | Tepi bagian dalam awan Oort hipotetis terletak di 50.000 AU. e.dari Matahari, dan yang terluar - 100.000 a. e. Untuk menempuh jarak dari Matahari ke tepi luar awan, cahaya akan memakan waktu sekitar satu setengah tahun. |
| 2,0 | Radius Area Maksimum pengaruh gravitasi Matahari ("Hill's Spheres") - sekitar 125.000 a. e. | |
| 4,22 | Bintang terdekat kita (tidak termasuk Matahari), Proxima Centauri, terletak pada jarak 4,22 sv. di tahun ini . | |
| Milenium | 26 000 | Pusat Galaksi kita berjarak sekitar 26.000 tahun cahaya dari Matahari. |
| 100 000 | Diameter piringan galaksi kita adalah 100.000 tahun cahaya. | |
| Jutaan tahun | 2.5 10 6 | Galaksi spiral terdekat M31, galaksi Andromeda yang terkenal, berjarak 2,5 juta tahun cahaya. |
| 3.14 10 6 | Galaksi Triangulum (M33) terletak 3,14 juta tahun cahaya dan merupakan objek stasioner terjauh yang dapat dilihat dengan mata telanjang. | |
| 5,9 10 7 | Gugus galaksi terdekat, gugus Virgo, berjarak 59 juta tahun cahaya. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | Anomali gravitasi "Penarik Hebat" terletak pada jarak 150-250 juta tahun cahaya dari kita. | |
| Miliaran tahun | 1.2 10 9 | Tembok Besar Sloan adalah salah satu formasi terbesar di Alam Semesta, dimensinya sekitar 350 Mpc. Untuk cahaya untuk mengatasinya dari ujung ke ujung, itu akan memakan waktu sekitar satu miliar tahun. |
| 1.4 10 10 | Ukuran wilayah alam semesta yang terhubung secara kausal. Dihitung dari umur alam semesta dan kecepatan tertinggi transmisi informasi - kecepatan cahaya. | |
| 4,57 10 10 | Jarak tempuh dari Bumi ke tepi alam semesta yang dapat diamati ke segala arah; radius mendekat dari Alam Semesta yang dapat diamati (dalam kerangka model kosmologis Lambda-CDM standar). |
Skala jarak galaksi
- Satuan astronomi dengan akurasi yang baik sama dengan 500 detik cahaya, yaitu, cahaya merambat dari Matahari ke Bumi dalam waktu sekitar 500 detik.
Lihat juga
Tautan
- Organisasi Internasional untuk Standardisasi. 9.2 Unit pengukuran
Catatan
Yayasan Wikimedia. 2010 .
Lihat apa "tahun cahaya" di kamus lain:
Satuan panjang di luar sistem yang digunakan dalam astronomi; 1 S.g sama dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun. 1 S.g. \u003d 0,3068 parsec \u003d 9,4605 1015 m Fisik kamus ensiklopedis. M.: Ensiklopedia Soviet. Kepala editor A.M.Prokhorov. ... ... Ensiklopedia Fisik
TAHUN CAHAYA, satuan pengukuran jarak astronomi, sama dengan jarak, yang dilalui cahaya ruang terbuka atau dalam VAKUM selama satu tahun tropis. Satu tahun cahaya sama dengan 9.46071012 km... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
LIGHTYEAR, satuan panjang yang digunakan dalam astronomi: jalur yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun, mis. 9,466?1012 km. Jarak ke bintang terdekat (Proxima Centauri) adalah sekitar 4,3 tahun cahaya. Bintang terjauh di galaksi terletak di ... ... Ensiklopedia Modern
Satuan jarak antarbintang; jalur yang ditempuh cahaya dalam setahun, yaitu 9,46 × 1012 km ... Kamus Ensiklopedis Besar
Tahun cahaya- LIGHTYEAR, satuan panjang yang digunakan dalam astronomi: jalur yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun, mis. 9.466´1012 km. Jarak ke bintang terdekat (Proxima Centauri) adalah sekitar 4,3 tahun cahaya. Bintang terjauh di galaksi terletak di ... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar
Satuan panjang nonsistemik yang digunakan dalam astronomi. 1 tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun. 1 tahun cahaya sama dengan 9.4605E+12 km = 0.307 pc... kamus astronomi
Satuan jarak antarbintang; lintasan yang ditempuh cahaya dalam setahun, yaitu 9,46 1012 km. * * * LIGHTYEAR LIGHTYEAR, satuan jarak antarbintang; lintasan yang ditempuh cahaya dalam setahun, yaitu 9,46x1012 km ... kamus ensiklopedis
Tahun cahaya- satuan jarak, jalan yang sama ditempuh oleh cahaya dalam satu tahun. Satu tahun cahaya adalah 0,3 parsec... Konsep ilmu alam modern. Glosarium istilah dasar
