Расстояние от солнца до земли время прохождения

Что такое световой год?

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?

В этом термине вроде оба слова понятны, а вместе создают путаницу. «Световой год» — это мера чего? Времени? Тогда неплохо бы узнать, сколько длится световой год? Другими словами, световой год это сколько наших обычных земных лет? С другой стороны, многие замечали, что термин этот применяется, когда речь идет о расстояниях до космических объектов. Например, «до центра Галактики — 30000 световых лет», или «до Сириуса — 8,6 световых лет». Встает вопрос, как можно расстояние измерять временем?

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).

Теперь представьте, что вы пошли в магазин, до которого ровно три километра. И вы пошли со скоростью ровно 3 км/ч. Вопрос: за какое время вы дойдете до магазина? Очевидно, ровно за час! Поэтому можно сказать, что расстояние до магазина равно 3 км, а можно сказать, что оно равно 1 «человеческий час».

Но в «человеческих часах» расстояние никто не измеряет, потому что все мы ходим с разной скоростью. И даже один человек ходит по-разному: опаздывая на троллейбус, он почти бежит, а в парке неторопливо прогуливается. Значит, и время t, чтобы преодолеть расстояние до магазина, всегда будет разным.

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!

Получается какое-то очень большое число, не правда ли? Если за секунду свет преодолевает 300 тысяч километров, то за минуту в 60 раз больше — 18 миллионов километров. Значит, за час он пройдет 1 миллиард 80 миллионов километров! (Вот мы и узнали, чему равен «световой час»! А заодно подсчитали скорость света в км/ч!)

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?

Лучше поехать на машине. Двигаясь со скоростью 100 км/ч, автомобиль преодолеет расстояние в световой год за 10 миллионов 800 тысяч лет. Тоже не вариант. Значит, нужен самолет! Обычный пассажирский самолет пролетит световой год «всего лишь» за 1 миллион лет.

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…

Источник

За сколько свет доходит от Солнца до Земли

Многие думают, что центральная звезда нашей галактики просто светит, и ее лучи распространяются мгновенно, но это не так. Как рассчитать, сколько времени идет свет от Солнца до Земли, почему в разное время года это значение будет отличаться — факты, которые будут интересны не только детям, но и взрослым.

Каким образом светит Солнце

Солнечный свет, согревающий своими лучами все живое на Земле — это результат сложных химических реакций. Солнце — это большой раскаленный шар. Он имеет несколько слоев из водорода и гелия толщиной сотни тысяч километров. Температура на поверхности звезды равна 6000 Кельвинов или 5726,85°С. У ядра, где рождается солнечный свет, этот показатель намного выше — 15 млн °К.

При такой температуре и давлении непрерывно происходит реакция термоядерного синтеза внутри ядра: 4 атома водорода сливаются в ядро гелия. Это повторяется бесконечное количество раз. В одну секунду в результате такого синтеза 600 млн т водорода становятся гелием. И каждые 70 тыс. лет солнце преобразовывает водород в количестве, равном массе Земли.

В результате термоядерного синтеза высвобождается большое количество энергии в виде фотонов — безмассовых частиц, которые существуют, только двигаясь со скоростью света. За время своей жизни фотон миллионы раз испускается и поглощается молекулами газа.

Интересный факт: чтобы от ядра Солнца добраться до поверхности, фотону потребуется 200 тысяч лет.

Сколько идет свет от Солнца до Земли

Чтобы рассчитать время, за которое луч света доходит до Земли, нужно знать расстояние между нашей планетой и светилом, а также скорость света. Первые попытки вычислить путь, которые ежедневно преодолевает бесконечное количество фотонов, были сделаны в конце XVII в. Учеными того времени была получена цифра — 139 млн км, но она была неточной.

Позже были произведены более точные расчеты, по которым расстояние от Солнца до Земли равно 150 млн км. Хоть эта величина принята за константу и называется астрономической единицей, но наша планета движется по вытянутой эллиптической орбите, поэтому расстояние между двумя небесными телами изменяется. В январе оно сокращается до 147 млн км (перигелий), а в июле километраж максимальный — 152 млн км (афелий).

Время, необходимое на преодоление солнечными лучами расстояния до Земли на разных отрезках орбиты нашей планеты, приведено в нижеследующей таблице:

Таким образом, в любое время года солнечный свет достигает Земли за 8 минут и 3-25 секунд. Если бы вдруг Солнце погасло, то земляне узнали бы это, спустя указанное время.

Интересно: солнечное излучение способно проникать вглубь океана на 85 метров, а проходя через различные вещества, оно может замедляться или преломляться, фокусируясь в одной точке.

За какое время свет достигает Земли от других объектов

Для определения расстояния между различными объектами в космосе в астрономии используется такая величина, как световой год. Этот показатель равен пути, который проходит свет в космическом пространстве за стандартный земной год. В количественном измерении световой год составляет 9 460 730 472 580 800 м или больше 63 тыс. астрономических единиц.

Время, за которое фотоны солнечного света будут лететь до следующих объектов во вселенной, будет равно:

• для самой дальней от Солнца планеты Плутона фотоны — 5 часов;
• для самой дальней точки нашей системы, облака астероидов и обломков Оорта — целых 1,5 года;
• для ближайшей к Земле яркой звезды Проксима Центавра — 4 года.

Расстояние между Луной и Землей свет преодолеет за 1,2 секунды, с такой же скоростью распространяются и радиоволны. Это создает трудности в управлении космическими аппаратами (например, «Луноходом»), поскольку сигнал приходит и уходит с задержкой.

Свет распространяется не мгновенно. Это является причиной того, что многие космические явления можно наблюдать с большой задержкой. Так, яркая Полярная звезда расположена от Земли на удалении в 400 световых лет. Ее лучи, которые можно наблюдать сейчас, были посланы еще во времена Колумба.

Источник

Можно ли долететь до Светила: расстояние между Землей и Солнцем

С самых давних времён, глядя в небо на Солнце, каждый мечтатель, хоть раз в жизни задумывается о загадках, которые таит это светило. Что же оно скрывает? Какое расстояние между Землей и Солнцем? Человек, находящийся в поисках, может только догадываться и предполагать. Но некоторые факты уже открыты, и в этой статье автор хочет осветить некоторые из них….

Размеры Солнца и другие числа

Солнце – это молодая звезда третьего поколения, она являет собой желтого карлика. Диаметр Солнца в километрах составляет приблизительно 1.392.000.000 км (примерно 109 диаметров Земли), весом 1,9885·кг (около 322940 масс Земли).

Чтобы узнать радиус Солнца в километрах, необходимо его диаметр разделить на два. Образовалось оно из останков небесных тел предыдущих поколений. Приблизительный возраст равен 4,57 миллиарда лет, то есть сейчас оно находится на середине своей жизни.

Солнце можно охарактеризовать, как источник энергии и жизни на Земле. В будущем, оно же станет и причиной исчезновения голубой планеты.

Радиус Солнца в течение тысячелетий может как увеличиваться, так и уменьшаться, в зависимости от реакций, протекающих на поверхности.

Состав

В состав небесного светила в основном входят:

Все остальные элементы – металлы, они составляют менее 2% от общего веса. Свой состав солнце унаследовало от межзвёздной среды, в которой оно образовалось. Ядро простирается от центра примерно на 20-25% до его радиуса. Температура в ядре около 15,7 миллионов Кельвинов, а на поверхности приблизительно 5800 Кельвинов.

Мощность

Мощность равна приблизительно 1368 Вт энергии на 1 квадратный метр площади Земли. Часть энергии при этом задерживается в атмосфере, в итоге поверхности достигает около 1000 Вт на метр квадратный при ясных погодных условиях, когда Солнце находится в зените.

Солнечный свет в верхней части атмосферы Земли состоит на 50% из инфракрасного света, 40% видимого и 10% ультрафиолетового.

Атмосфера отфильтровывает более 70% ультрафиолета.

Расстояние

Многим людям интересно, сколько километров от нашей планеты до светила. Расстояние от Земли до Солнца непостоянно. Оно варьируется от 147 до 152 миллионов километров по причине вытянутости орбиты Земли. Самое короткое расстояние называется «перигелий», Земля находится в нём с 2 по 5 января, а самое длинное «афелий» – с 2 по 5 июля. В течение года наша планета перемещается от одной точки в другую. И так по кругу. Эти незначительные изменения никак не влияют на климат на Земле. Ученые знают, как определить расстояние до Солнца в любое время года. Для этого существуют специальные формулы.

Внимание! Удаленность от Солнца ближайшей планеты Меркурий составляет 58 млн. км.

Диаметр Солнца в километрах, как и другие расстояния в масштабах космоса, измерять не всегда удобно. Существуют и другие единицы измерения космического пространства. Так в световых годах, время прохождения света от Солнца до Земли составляет около 8 минут 20 секунд. То есть, глядя на Солнце мы видим его таким, каким оно было 8 минут назад. Световой же год – это расстояние, которое луч света проходит за тропический год.

Как же определялась дистанция

Какое расстояние между Землей и Солнцем? Астрономы с древних времён задавались таким вопросом. И в 1673 году Джованни Доменико Кассини, итало-французский инженер и астроном, путём вычисления параллакса Марса сумел определить дистанцию до Солнца. Сделал он это из Парижа и после математических вычислений определил, что от Земли до Солнца 138,5 миллионов километров. Это приблизительно на 11,5 миллионов километров меньше за действительность, но по меркам тех времён такое достижение являлось прорывом в науке.

В 60-х годах двадцатого века для вычисления промежутков стали использовать метод радиолокации. Суть в том, что к небесному объекту отправляют короткий и мощный сигнал, а затем получают его отражение. Быстрота распределения радиоволн в космосе равна скорости света, поэтому если точно засечь время прохождения импульса, легко вычислить и дистанцию до любого, не только космического, объекта.

Вот так звездочёты уточнили расстояния до космических объектов. А также было выведено значение астрономической единицы: 1 а. е. = 149.597.870 км +- 1 км. Такой точности оказалось достаточно для науки. В практике используется расстояние, округлённое до 149.600.000 км, оно равняется параллаксу Солнца – 8,794 секунды дуги.

Как добраться до Солнца

Можно ли добраться на ракете до горячей звезды? В принципе, долететь до Солнца для современного человека – не проблема.

Суть состоит в том, что после взлёта с Земли, аппарат должен замедлить свою скорость настолько, чтобы она стала меньше скорости движущейся по орбите Земли.

Сойдя с орбиты, аппарат начнёт притягиваться Солнцем, и по спирали падать на его поверхность. Стоит лишь помнить, что это путешествие – в один конец. Аппарат просто-напросто сгорит ещё на подлёте к Солнцу.

Но, если представить, что этого не случится, то путешествие на космическом корабле займёт около 7-8 месяцев. При таком огромном расстоянии, это не слишком длительный срок.

Исследования

В каком году ученые всерьез заинтересовались звездой? Первые наблюдения за Солнцем вне атмосферы Земли были начаты в конце 50-х годов ХХ века. В них учавствовали «Спутник-2», «Луна-1» и «Луна-2», американские аппараты серии «Пионер» в 60-х. Все они заложили фундамент исследований Солнца, которые продолжаются и до сегодня.

Очень важной программой является «SOHO», запущенный 2.12.95 аппарат. Кроме своих первостепенных задач, он выполнил множество других.

Например, за 15 лет обнаружил 2000 комет. Таким образом, наблюдения и исследования Солнца, косвенным путём решают ряд других, менее значимых, но, в то же время, важных задач.

Но это не последнее, на что решился человек. 11.02.10 американцы запустили Atlas V, которая выведет на орбиту Обсерваторию солнечной динамики (SDO).

Внимание! Учёные из НАСА не отчаиваются в попытках и работают над созданием материала, который будет выдерживать температуру выше 1400 градусов Цельсия. Они хотят запустить аппарат на расстояние в 6.400.000 км от Солнца и более тщательно исследовать светило. Это позволит ответить на множество фундаментальных вопросов, таких как будет ли жизнь после Солнца и другие.

Миссия граничит между фантастикой и реальностью. И мало кто из существующих сейчас людей знает, в какое вообще удивительное время мы живём. Время открытий и возможностей. Время начала космических путешествий. Время, когда возможно всё.

Солнце 5 лет наблюдений

Земля и Солнце масштабы

Однажды, Солнце – наш родитель погибнет, это факт. И как отнестись к этому факту, зависит от нас. Можно паниковать, можно сравнить это с библейским апокалипсисом и смириться, а можно искать пути решения. Необходимо тщательно изучать вопрос и направлять все ресурсы на решение загадок и поиск ответов.

Источник