Время сигнала до солнца

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

Сколько идет сигнал с других планет Солнечной системы?

Космические корабли уже давно летают к далеким планетам Солнечной системы, а парочке Вояджеров даже удалось выбраться в гелиопаузу. Откуда мы знаем об их локации? Дело в том, что в ответ поступают снимки и информация с помощью радиоволн.

На самом деле, это сложная система связи. Важно понимать, что из-за удаленности объектов сигналы всегда поступают с задержкой. По всей Земле расположены огромные радиоантенны системы DSN, которые принимают сигналы от аппаратов НАСА. Расположение в разных частях света важно, потому что при вращении планеты космические корабли всегда остаются в поле видимости.

Современные аппараты, отправляющиеся на большие дистанции, пытаются создавать максимально автономными. Например, корабль Новые Горизонты в начале 2019 года пролетел мимо 2014 MU69, отдаленного от Солнца на 43.4 а.е.! Это огромнейшая дистанция, поэтому подобные механизмы следуют специальным приказам, которые учитывают все возможные критические ситуации.

Задержка связи важна особенно при рассмотрении будущих человеческих полетов. Мы можем отправиться на Марс и должны понимать, что говорить придется с задержкой, что в критической ситуации выглядит особенно опасно. Давайте посмотрим, как долго сигнал добирается в одну сторону от Земли к планетам Солнечной системы.

Меркурий

Первая планета от Солнца удалена от нас на 82-217 млн. км (важно учитывать также изменение позиции на орбитальном пути). Поэтому сигнал в одну сторону движется 5-12 минут.

Венера

Это вторая планета от Солнца и одна из ближайших к нам. Дистанция между мирами достигает 38-261 млн. км (орбитальный путь приближен к круговому), а длительность сигнала занимает 3-14 минут.

Марс особенно интересен человечеству, так как готовится стать полноценной колонией. Планета отдалена от нас на 56-401 млн. км, поэтому сигнал будет достигать мира через 4-20 минут. Согласитесь, это не очень удобно для диалога между астронавтами и пунктом приема, но придется как-то вертеться.

Юпитер

Крупнейшая планета Солнечной системы расположена в 588-967 млн. км. При этом ждать обратного ответа придется 35-52 минут.

Сатурн

Самая роскошная кольцевая планета отдалена от Земли на 1195-1660 млн. км, из-за чего сигнал движется в одну сторону за 71-88 минут. Важно отметить, что человечество вряд ли отправится к самим газовым гигантам. Однако нам интересны их спутники, поэтому с задержкой связи придется считаться.

Знаменитая «планета на боку» («Планета на боку. Что случилось с Ураном в прошлом») расположена в 2.6-3.15 млрд. км от нас. Поэтому сигнал достигает этого удаленного мира за 152-168 минут.

Нептун

Это последняя официальная планета в списке, удаленная на 4.3-4.6 млрд. км, а скорость сигнала достигает 242-258 минут.

Постскриптум

То есть, если вы выберетесь за пределы Сатурна, то ответного сигнала от землян придется ждать более двух часов. А теперь представим ситуацию с межзвездными путешествиями. Ученым придется придумать, как можно настроиться на относительно быстрый контакт.

Хотя, может, если мы научимся летать к соседним звездам, то и со связью придумаем что-то более продвинутое? Что думаете?

Источник

Сколько свет идет от Солнца до Земли?

Верные расчёты стали достоянием общественности в 1975 году, когда установили точную скорость света в вакууме. 299 792 458 м/с – немало важная величина, чтобы определить, сколько свет идёт от Солнца до Земли.

Блуждающий путь

Тепло и энергия на нашей планете образуется в результате термоядерной реакции внутри солнечного ядра. Здесь при температуре в 15 млн градусов по Цельсию водород преобразуется в атомы гелия, что приводит к ядерному излучению. Оно достигает поверхности Солнца в форме фотонов или рентгеновских лучей. Блуждая зигзагообразно в радиационной зоне огненного шара, им необходимо 200 000 лет, чтобы освободиться от пут горячей звезды. Наконец попав в космос, фотоны попадают на Землю в среднем за 8 минут 17 секунд в виде солнечных лучей. Для них это всего лишь миг, для нас целая вечность.

Впечатляющий интервал

Ещё в Древней Греции задумались, какая дистанция отделяет земную поверхность от Солнца. Впервые при помощи геометрических вычислений в конце 17 века была получена цифра 139 млн километров, с погрешностью в 11 миллионов. Сейчас расстояние равняется 150 млн км. Но оно непостоянно. Вокруг солнечного шара наша планета движется по вытянутой орбите. 152 млн км, самый большой промежуток, зафиксированный в июле (афелий) и самый маленький 147 млн км (перигей) в январе.

От звезды до земного шара

Очевидно что, вычислить, сколько свет идёт от Солнца до Земли можно, если их расстояние разделить на скорость света: 150 000 000 : 299 792 458 = 497 секунд или 8 минут 17 секунд (в перигелии 8,3 с, а афелии 8,25 с).

Раскалённый шар

Учёные выяснили, что через несколько миллиардов лет огненная сфера разогреется настолько, что наша планета прекратит существование. Каждые 1 000 000 тысяч лет Солнце становится ярче на 10%. Обладая колоссальной энергией, оно раздуется и своей массой сначала притянет земную твердь, потом полностью её уничтожит.

Источник

Сколько времени нужно Солнечному свету, чтобы достичь поверхность Земли

Расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 150 млн км. Скорость света в вакууме равна 300 тыс. км/с. Поделив одно на другое, мы получим 500 секунд или 8 минут и 20 секунд . То есть, если Солнце каким-то образом исчезнет посреди дня, то мы узнаем об этом только спустя те самые 500 секунд.

Однако, природа света, в частности Солнечного, куда интереснее, чем можно подумать. Фотоны — частицы света, производятся в термоядерных реакциях в Солнечном ядре. Образованные в ядре фотоны отскакивают от частиц Солнца несчетное количество раз прежде чем достигнут поверхности. Вполне возможно, что фотоны Солнца достигшие Земли были образованы десятки тысяч лет назад, то есть им потребовалось настолько много времени, чтобы покинуть пределы Солнца.

Когда мы смотрим в космос, то на самом деле мы смотрим в прошлое. Свет отраженный Луной достигает Землю за одну секунду . Когда мы смотрим на Солнце, естественно через темное стекло, то мы смотрим на 500 секунд в прошлое. Когда мы разглядываем на ночном небе ближайшую к нам звезду Альфу Центавру, то мы видим свет более чем 4-х летней давности.

Галактики же располагаются в миллионах и миллиардах световых лет от нас. Допустим, если инопланетяне из других галактик имеют достаточно сильные телескопы, то посмотрев на Землю они могут увидеть там динозавров, а если смотреть из более далеких галактик, то возможно видят лишь газопылевой диск вращающийся вокруг молодого Солнца из которого впоследствии и образуется наша планета.

Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!

Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.

Источник

За какое всё-таки время свет достигает Земли от центра Солнца (с анимацией)

Примечание: анимация в конце статьи. Там всё понятно.

В Космосе видимый свет движется с постоянной скоростью 300 000 км/с. Значит на преодоление расстояния от поверхности Солнца до Земли фотонам потребуется всего лишь 8 минут 20 секунд. Казалось бы, немного. Только этим фотонам нужно еще добраться до поверхности звезды, так как рождаются они в самих недрах светила.

В ядре Солнца происходит непрерывная термоядерная реакция в результате синтеза атомов водорода с образованием атомов гелия и выделением энергии в виде фотонов.

Само ядро представляет собой термоядерный реактор, радиус которого равен 170 тысячам километров. А это четверть радиуса Солнца. Образовавшиеся в ядре фотоны изначально обладают высокой энергией в диапазоне гамма-излучения.

Покидая реактор, фотоны попадают сначала в зону лучистого переноса, а затем в конвективную зону Солнца. Но, чтобы достигнуть поверхности звезды, фотонам приходится сталкиваться с препятствиями.

В Солнце громадное количество нуклонов (протонов и нейтронов). Фотон, подобно пуле, ударяясь о нуклоны, мгновенно рикошетит, меняя свое направление. Тем самым фотоны, рождаясь, непроизвольно становятся участниками игры в «Пинбол».

При этом, при соударении фотоны отдают часть свой энергии частицам, из-за чего волна фотона постепенно удлиняется. Так фотоны со временем переходят в рентгеновское излучение, затем в ультрафиолет, а после, в видимое излучение или свет.

Сколько раз фотоны будут налетать на частицы, прежде чем наконец-то выберутся из солнечной ловушки?

Здесь возникает проблема Случайного блуждания . Ответ можно найти в самой формуле Случайного блуждания, где расстояние равно произведению длины шага на квадратный корень суммарного количества шагов.

Пример, представим, что слепой Петя решит самостоятельно добраться от дома до магазина, который полностью окружает дом на расстоянии 1 км. Длина шага равна 1 метру. Петя будет двигаться со скоростью 1 м/с. Из формулы Случайного блуждания получится, что Петя доберётся до магазина только через 11 дней, сделав миллион шагов.

Теперь возвращаемся в лабиринт светила. Нам известна масса Солнца. Значит мы можем определить примерное количество нуклонов. Химический состав светила: 75% водорода и 25% гелия. То есть приблизительным подсчётом, в Солнце содержится 1.2 * 10 в 57 степени нуклонов.

Если теоретически нуклоны равномерно распределить внутри звезды, то расстояние между ними или шаг составит 1 ангстрем (0.1 нанометра). Радиус Солнца равен 695 000 км. Из формулы Случайного блуждания получится, что фотон столкнётся с частицами 48 302 дециллиона раз.

Сколько времени понадобится фотону, чтобы выбраться из солнечного лабиринта?

Благодаря современному компьютерному моделированию точное время постепенно уточняется. В настоящее время компьютером подсчитано, что фотону потребуется 170 000 лет, чтобы проделать путь от недр Солнца до его поверхности. И только после этого, сквозь космическое пространство, он долетает до человеческой сетчатки глаза, через 8 минут 20 секунд.

Получается, что солнечный свет, который мы видим сегодня, прошёл весь путь ещё с того времени, когда появился только первый современный человек.

Источник