Расстояние до звёзд. Какое расстояние между нами и сверхновой можно считать безопасным? 20 световых лет в километрах

Наверняка, услышав в каком-нибудь фантастическом боевике выражение а-ля «до Татуина двадцать световых лет », многие задавались закономерными вопросами. Озвучу некоторые из них:

Разве год – это не время?

Тогда что же такое световой год ?

Сколько в нем километров?

За сколько преодолеет световой год космический корабль с Земли ?

Сегодняшнюю статью я решил посвятить объяснению значения этой единицы измерения, сравнению ее с нашими привычными километрами и демонстрации масштабов, которыми оперирует Вселенная .

Виртуальный гонщик.

Представим себе человека, в нарушение всех правил несущегося по шоссе со скоростью 250 км/ч. За два часа он преодолеет 500 км, а за четыре – целых 1000. Если, конечно, не разобьется в процессе…

Казалось бы, вот это скорость! Но для того, чтобы обогнуть весь земной шар (≈ 40 000 км), нашему гонщику понадобится в 40 раз больше времени. А это уже 4 х 40 = 160 часов. Или почти целая неделя непрерывной езды!

В итоге, однако, мы не скажем, что он преодолел 40 000 000 метров. Так как лень всегда заставляла нас придумывать и употреблять более короткие альтернативные единицы измерения.

Предел.

Из школьного курса физики каждому должно быть известно, что самый быстрый ездок во Вселенной – свет. За одну секунду его луч преодолевает расстояние примерно 300 000 км, а земной шар, таким образом, он обогнет за 0,134 секунды. Это в 4 298 507 раз быстрее, чем наш виртуальный гонщик!

От Земли до Луны свет доходит в среднем за 1,25 с, до Солнца же его луч домчится чуть более, чем за 8 минут.

Колоссально, не так ли? А ведь пока не доказано существование скоростей, больших скорости света. Поэтому ученый мир решил, что логично будет измерять космические масштабы в единицах, которые за определенные интервалы времени проходит радиоволна (коей свет, в частности, и является).

Расстояния.

Таким образом, световой год — ни что иное, как расстояние, которое луч света преодолевает за один год. В межзвездных масштабах использовать единицы расстояния, меньшие этой, не имеет особого смысла. И все же они есть. Вот их приближенные значения:

1 световая секунда ≈ 300 000 км;

1 световая минута ≈ 18 000 000 км;

1 световой час ≈ 1 080 000 000 км;

1 световые сутки ≈ 26 000 000 000 км;

1 световая неделя ≈ 181 000 000 000 км;

1 световой месяц ≈ 790 000 000 000 км.

А теперь, чтобы вы понимали, откуда берутся цифры, вычислим, чему равен один световой год .

В году 365 суток, в сутках 24 часа, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд. Таким образом, год состоит из 365 х 24 х 60 х 60 = 31 536 000 секунд. За одну секунду свет проходит 300 000 км. Следовательно, за год его луч преодолеет расстояние 31 536 000 х 300 000 = 9 460 800 000 000 км.

Это число читается так: ДЕВЯТЬ ТРИЛЛИОНОВ, ЧЕТЫРЕСТА ШЕСТЬДЕСЯТ МИЛЛИАРДОВ И ВОСЕМЬСОТ МИЛЛИОНОВ километров.

Конечно, точное значение светового года слегка отличается от вычисленного нами. Но при описании расстояний до звезд в научно-популярных статьях высочайшая точность в принципе не нужна, и сотня-другая миллионов километров здесь особой роли не сыграют.

А теперь продолжим наши мысленные эксперименты…

Масштабы.

Предположим, что современный космический корабль покидает Солнечную систему с третьей космической скоростью (≈ 16,7 км/с). Первый световой год он преодолеет за 18000 лет!

4,36 световых года до ближайшей к нам звездной системы (Альфы Центавра , см. изображение в начале) он преодолеет примерно за 78 тысяч лет!

Нашу галактику Млечный Путь , имеющую в поперечнике примерно 100 000 световых лет , он пересечет за 1 млрд. 780 млн. лет.

22 февраля 2017 года NASA сообщило, что у одиночной звезды TRAPPIST-1 найдены 7 экзопланет. Три из них находятся в том диапазоне расстояний от звезды, в котором планета может иметь жидкую воду, а вода - это ключевой условие для жизни. Сообщается также, что данная звездная система находится на расстоянии в 40 световых лет от Земли.

Это сообщение наделало много шума в СМИ, кое-кому даже показалось, что человечество находится в шаге от строительства новых поселений у новой звезды, но это не так. Но 40 световых лет - это много, это МНОГО, это слишком много километров, то есть это чудовищно колоссальное расстояние!

Из курса физики известна третья космическая скорость - это такая скорость, которую должно иметь тело у поверхности Земли, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. Значение этой скорости равно 16,65 км/сек. Обычные орбитальные космические корабли стартуют со скоростью 7,9 км/сек, и вращаются вокруг Земли. В принципе, скорость в 16-20 км/сек, является вполне доступной современным земным технологиям, но не более!

Человечество еще не научилось разгонять космические корабли быстрее, чем 20 км/сек.

Рассчитаем, сколько лет понадобиться звездолету, летящему со скоростью в 20 км/сек, чтобы преодолеть 40 световых лет и достичь звезды TRAPPIST-1.
Один световой год - это расстояние, которое проходит луч света в вакууме, а скорость света равна примерно 300 тыс. км/сек.

Космический корабль, сделанный руками людей, летит со скоростью в 20 км/сек, то есть в 15000 раз медленнее скорости света. 40 световых лет такой корабль преодолеет за время равное 40*15000=600000 лет!

Земной корабль (при современном уровне технологии) долетит до звезды TRAPPIST-1 примерно за 600 тыс. лет! Человек разумный существует на Земле (по мнению ученых) всего 35-40 тыс. лет, а тут целых 600 тыс. лет!

В ближайшее время технологии не позволят человеку достичь звезды TRAPPIST-1. Даже перспективные двигатели (ионные, фотонные, космические паруса и т.д.), которых нет в земной реальности, оценочно, могут разогнать корабль до скорости в 10000 км/сек, а значит, время полета до системы TRAPPIST-1 сократится до 120 лет. Это уже более-менее приемлемое время для полета с помощью анабиоза или для нескольких поколений переселенцев, но на сегодняшний день все эти двигатели - фантастика.

Даже ближайшие звезды пока еще слишком далеки от людей, слишком далеки, не говоря уже о звездах нашей Галактики или других галактиках.

Поперечник нашей галактики Млечный Путь составляет примерно 100 тыс. световых лет, то есть путь из конца в конец для современного земного корабля составит 1,5 млрд. лет! Наука предполагает, что нашей Земле 4,5 млрд. лет, а многоклеточной жизни примерно 2 млрд. лет. Расстояние до ближайшей к нам галактики - Туманности Андромеды - 2,5 млн. световых лет от Земли - какие чудовищные расстояния!

Как видно, из всех ныне живущих людей никто и никогда не ступит ногой на землю планеты у другой звезды.

Проксима Центавра.

Вот классический вопрос на засыпку. Спросите друзей, "Какая является ближайшей к нам? ", а затем смотрите, как они будут перечислять ближайшие звёзды . Может быть Сириус? Альфа что-то там? Бетельгейзе? Ответ очевиден - это ; массивный шар плазмы, расположенный примерно в 150 миллионах километров от Земли. Давайте уточним вопрос. Какая звезда самая близкая к Солнцу ?

Ближайшая звезда

Вы, наверное, слышали, что - третья по яркости звезда в небе на расстоянии всего 4,37 световых года от . Но Альфа Центавра не одиночная звезда, это система из трёх звёзд. Во-первых, двойная звезда (бинарная звезда) с общим центром гравитации и орбитальным периодом 80 лет. Альфа Центавра А лишь немного массивнее и ярче Солнца, а Альфа Центавра B чуть мене массивна, чем Солнце. Также в этой системе присутствует третий компонент, тусклый красный карлик Проксима Центавра (Proxima Centauri) .

Проксима Центавра - это и есть самая близкая звезда к нашему Солнцу , расположенная на расстоянии всего 4,24 световых года.

Проксима Центавра.

Кратная звёздная система Альфа Центавра расположена в созвездии Центавра, которое видно только в южном полушарии. К сожалению, даже если вы увидите эту систему, вы не сможете разглядеть Проксиму Центавра . Эта звезда настолько тусклая, что вам понадобится достаточно мощный телескоп, чтобы разглядеть её.

Давайте выясним масштаб того, насколько далека Проксима Центавра от нас. Подумайте о . движется со скоростью почти 60 000 км/ч, самый быстрый в . Этот путь он преодолел в 2015 году за 9 лет. Путешествуя с такой скоростью, чтобы добраться до Проксимы Центавра , "Новым Горизонтам" потребуется 78 000 световых лет.

Проксима Центавра - это ближайшая звезда на протяжении 32 000 световых лет, и она будет удерживать данный рекорд ещё 33 000 лет. Она совершит свой самый близкий подход к Солнцу примерно через 26700 лет, когда расстояние от этой звезды до Земли будет всего 3,11 световых года. Через 33 000 лет ближайшей звездой станет Ross 248 .

Что насчёт северного полушария?

Для тех из нас, кто живёт в северном полушарии, ближайшей видимой звездой является Звезда Барнарда , ещё один красный карлик в созвездии Змееносца (Ophiuchus). К сожалению, как и Проксима Центавра, Звезда Барнарда слишком тусклая, чтобы видеть её невооружённым глазом.

Звезда Барнарда.

Ближайшая звезда , которую вы сможете увидеть невооружённым глазом в северном полушарии - это Сириус (Альфа Большого Пса) . Сириус в два раза больше Солнца по размеру и по массе, и самая яркая звезда в небе. Расположенная в 8,6 световых лет от нас в созвездии Большого Пса (Canis Major) - это самая известная звезда, преследующая Орион на ночном небе зимой.

Как астрономы измерили расстояние до звёзд?

Они используют метод, называемый . Давайте проведём небольшой эксперимент. Держите одну руку вытянутой в длину и поместите свой палец так, чтобы рядом находился какой-то отдалённый объект. Теперь поочерёдно открывайте и закрывайте каждый глаз. Обратите внимание, кажется, что ваш палец прыгает туда и обратно, когда вы смотрите разными глазами. Это и есть метод параллакса.

Параллакс.

Чтобы измерить расстояние до звёзд, вы можете измерить угол до звезды по отношению к , когда Земля находится на одной стороне орбиты, скажем летом, затем через 6 месяцев, когда Земля передвинется на противоположную сторону орбиты, а затем измерить угол до звезды по сравнению с каким-нибудь отдалённым объектом. Если звезда близко к нам, данный угол можно будет измерить и вычислить расстояние.

Вы можете действительно можете измерить расстояние таким способом до ближайших звёзд , но этот метод работает только до 100"000 световых лет.

20 ближайших звёзд

Вот список из 20 ближайших звёздных систем и их расстояние до них в световых годах. Некоторые из них имеют несколько звёзд, но они часть одной и той же системы.

По данным NASA в радиусе 17 световых лет от Солнца существует 45 звёзд. В насчитывается более 200 миллиардов звёзд. Некоторые из них настолько тусклые, что их почти невозможно обнаружить. Возможно, с новыми технологиями учёные найдут звёзды ещё ближе к нам.

Название прочитанной вами статьи "Ближайшая звезда к Солнцу" .

Астрономы обнаружили первую потенциально обитаемую планету за пределами Солнечной системы.

Повод для такого вывода дает работа американских «охотников за экзопланетами» (экзопланеты - это те, что вращаются вокруг других звезд, а не вокруг Солнца).

Ее публикует Astrophysical Journal. С публикацией можно ознакомиться на сайте arXiv.org.

Красный карлик Gliese-581, который, если смотреть с Земли, расположен в созвездии Весов на расстоянии 20,5 световых лет (один световой год = расстоянию, которое преодолевает свет за год со скоростью 300 тыс. км/сек.), давно привлекает к себе внимание «охотников за экзопланетами».

Известно, что среди обнаруженных на настоящий момент экзопланет большинство являются очень массивными и похожи на Юпитер - их легче найти.

В апреле прошлого года в системе Gliese-581 нашли планету, которая стала на тот момент самой легкой из известных солнечных планет вне Солнечной системы, обращающихся вокруг звезд, схожих по параметрам с Солнцем.

Планета Gliese-581e (четвертая в той системе) оказалась всего в 1,9 раза более массивной, чем Земля.

Эта планета обращается вокруг своей звезды всего за 3 (земных) дня и 4 часа.

Теперь ученые сообщают об открытии еще двух планет в этой звездной системе. Наибольший интерес представляет открытая шестой по счету планета - Gliese-581g.

Именно ее астрономы называют первой пригодной для жизни.

Используя свои и архивные данные телескопа Кека, что базируется на Гавайских островах, исследователи замерили параметры этой планеты и пришли к выводу, что там может быть атмосфера и существовать вода в жидком виде.

Так, ученые установили, что эта планета имеет радиус от 1,2 до 1,5 радиуса Земли, массу от 3,1 до 4,3 массы Земли и период обращения вокруг своей звезды в 36,6 земных суток. Большая полуось эллиптической орбиты этой планеты составляет около 0,146 астрономических единиц (1 астрономическая единица - это среднее расстояние между Землей и Солнцем, которое приблизительно равно 146,9 млн км).

Ускорение свободного падения на поверхности этой планеты превышает схожий параметр для Земли в 1,1-1,7 раз.

Что касается температурного режима на поверхности Gliese-581g, то он, по оценкам ученых, колеблется от -31 до -12 градусов Цельсия.

И хотя для простого обывателя этот диапазон нельзя назвать иначе, чем морозным, на Земле жизнь существует в гораздо более широком диапазоне от -70 в Антарктиде до 113 градусов Цельсия в геотермальных источниках, где обитают микроорганизмы.

Так как планета находится достаточно близко к своей звезде, есть большая вероятность того, что Gliese-581g вследствие приливных сил все время повернута к своему светилу одной стороной, подобно тому, как Луна все время «смотрит» на Землю только одним своим полушарием.

Тот факт, что меньше чем за 20 лет астрономы прошли путь от открытия первой планеты у других звезд до потенциально обитаемых планет, свидетельствует, по мнению авторов сенсационной работы, о том, что таких планет существует гораздо больше, чем считалось ранее.

И даже наша галактика Млечный Путь, может быть, изобилует потенциально обитаемыми планетами.

Чтобы обнаружить эту планету, потребовалось более 200 измерений с точностью, например, скорости 1,6 м/сек.

Поскольку в нашей галактике приютились сотни миллиардов звезд, то ученые делают вывод о том, что у десятков миллиардов из них есть потенциально обитаемые планеты.

Световой год многим известен из фантастических . 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.

Совет 2: Сколько длится световой год в космическом измерении

Термин «световой год» встречается во многих научных статьях, популярных телепередачах, учебниках и даже в новостях из мира науки. Однако некоторые люди уверены, что световой год – это определенная единица измерения времени, хотя на самом деле в годах можно мерить и расстояние.

Сколько километров в году

Для того чтобы осознать смысл понятия «световой год», сначала необходимо вспомнить школьный курс физики, особенно тот его раздел, который касается скорости света. Итак, скорость света в вакууме, где на него не воздействуют различные факторы, такие как гравитационные и магнитные поля, взвешенные частицы, преломление прозрачной среды и прочее, составляет 299 792,5 километра в секунду. Нужно понимать, что в данном случае под светом подразумеваются , воспринимаемые человеческим зрением.

Менее известными единицами измерения расстояния являются световой месяц, неделя, сутки, час, минута и секунда.

Световой год и другие расстояния

Поскольку расстояния в огромны, измерение их в привычных единицах было бы нерациональным и неудобным. Исходя из этих соображений, была введена специальная – световой год, то есть расстояние, которое свет проходит за так называемый юлианский год (равный 365,25 суток). Учитывая, что каждые сутки содержат в себе 86 400 секунд, можно вычислить, что за год луч света преодолевает расстояние нескольким более 9,4 километров. Эта величина кажется огромной, однако, например, расстояние до ближайшей к Земле звезды Проксимы Центавра составляет 4,2 года, а диаметр галактики Млечный Путь превышает 100 000 световых лет, то есть те визуальные наблюдения, которые можно сделать сейчас, отображают картину, существовавшую около сотни тысяч лет назад.

Луч света преодолевает расстояние от Земли до Луны примерно за секунду, а вот солнечный свет добирается до нашей планеты больше восьми минут.

В профессиональной астрофизике понятие светового года используется редко. Ученые преимущественно оперируют такими единицами, как парсек и астрономическая единица. Парсек – это расстояние до воображаемой точки, с которой радиус орбиты Земли виден под углом в одну угловую секунду (1/3600 градуса). Средний радиус орбиты, то есть расстояние от Земли до Солнца, называется астрономической единицей. Парсек равен примерно трем световым годам или 30,8 триллиона километров. Астрономическая единица приблизительно равна 149,6 миллиона километров.

Совет 3: Есть ли единица измерения расстояния большая, чем световой год

Метры, километры, мили и другие единицы измерения с успехом использовались и продолжают использоваться на Земле. Но освоение космоса поставило вопрос о введении новых мер длины, ведь даже в пределах Солнечной системы можно запутаться в нулях, измеряя расстояние в километрах.

Для измерения расстояния в пределах Солнечной системы была создана астрономическая единица – мера расстояния, которая равна среднему расстоянию между Солнцем и Землей. Впрочем, даже для Солнечной системы эта единица представляется не вполне подходящей, что можно показать на наглядном примере. Если представить, что центр небольшого стола соответствует Солнцу, а астрономическую единицу принять за 1 см, то для обозначения облака Оорта – «внешней границы» Солнечной системы – придется отойти от стола на 0,5 км.

Если астрономическая единица оказалась недостаточно большой даже для Солнечной системы, тем более нужны были другие единицы для измерения расстояний между звездами и галактиками.

Световой год

Единица измерения расстояния в масштабах Вселенной должна была основываться на какой-то абсолютной величине. Таковой является скорость света. Наиболее точное ее измерение было произведено в 1975 г. – скорость света равна 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч.
За единицу измерения было принято расстояние, которое свет, двигаясь с такой скоростью, проходит в течение земного не високосного года – 365 земных суток. Данная единица была названа световым годом.

В настоящее в световых годах чаще указывается в научно-популярных книгах и фантастических романах, чем в научных трудах. Астрономы чаще пользуются более крупной единицей – парсеком.

Парсек и его производные

Название «парсек» как «параллакс угловой секунды». Угловая секунда – это единица измерения угла: окружность делится на 360 градусов, градус – на 60 минут, минута – на 60 секунд. Параллаксом называется изменение наблюдаемого положения объекта в зависимости от расположения наблюдателя. По годичному параллаксу звезд вычисляется расстояние до них. Если представить себе прямоугольный треугольник, один из катетов в котором – полуось земной орбиты, а гипотенуза – расстояние между Солнцем и другой звездой, то размер угла в нем – годичный параллакс данной звезды.

При определенном расстоянии годичный параллакс будет равен 1 угловой секунде, вот это расстояние и было принято за единицу измерения под названием парсек. Международное обозначение этой единицы – pс, российское – пк.

Парсек равен 30,8568 трлн км или 3,2616 светового года. Впрочем, для космических масштабов и этого оказалось недостаточно. Астрономы пользуются производными единицами: равен 1000 пк, – 1 млн пк, а – 1 млрд пк.