Čas, ktorý trvá, kým sa lúč slnka dostane na zem. Ako dlho trvá, kým svetlo doletí na Zem? Koľko svetelných rokov na Mars

Informácie o našom najbližšom vesmírnom prostredí sa stávajú verejne dostupnými: bežní používatelia môžu bez opustenia svojich domovov vypočítať vzdialenosť k susedným planétam a čas cesty k nim. Ak sa zaujímate o otázku vzdialenosti Marsu od Slnka, oplatí sa zoznámiť sa so základmi merania kozmických vzdialeností.

Ako sa meria vzdialenosť k hviezdam a čo je svetelný rok

Jednotky vzdialeností vo vesmíre sú špeciálne, odvodené od medzinárodného meracieho systému v samostatnom stĺpci.
A.E. - Toto je miera vzdialenosti v astronómii, ktorá ukazuje vzdialenosť priemernej polohy tretej planéty - Zeme - od Slnka.

A.E.- jednotka merania vzdialeností v astronómii rovná 149 597 870 km

Túto jednotku môžete nazvať aj polomerom obežnej dráhy našej planéty.

AE je vzdialenosť medzi stredmi Zeme a jej obežnou dráhou

V astronomických jednotkách je možné merať vzdialenosť medzi objektmi v rámci toho istého hviezdneho systému, podobne ako v slnečnom. Pre rozsah vesmíru a.u. Je veľmi malá jednotka. Preto je vzdialenosť medzi hviezdami a galaxiami vyjadrená vo svetelných rokoch.

Vo fyzike je svetlo po dlhú dobu štandardom najrýchlejšieho javu na svete, ale v kozmickom, neobsiahlom meradle sa ani svetlo nepohne okamžite. Na ceste z jedného kúta Vesmíru do druhého sa svetlo spomaľuje, rozptyľuje, mení svoje spektrum, stretáva sa s materiálnymi prekážkami.

Svetelný rok- toto je hviezdna vzdialenosť, ktorú svetlo dokáže prekonať za jeden pozemský rok 9 460 730 472 580 800 km

Vzdialenosť jedného svetelného roka sa rovná súčinu rýchlosti svetla a jedného pozemského roka. Juliánsky rok sa musí pred vynásobením previesť na sekundy, pretože rýchlosť svetla sa vyjadruje aj v sekundách.

Juliánsky rok(a) - časová jednotka v astronómii rovná 365,25 juliánskym dňom

Spoliehajúc sa na astronomický jednotky môžu vykonávať zložitejšie výpočty.

Rýchlosť svetla

Pod lúčmi viditeľného svetla sa rozumie prúd neatómových častíc fotónov, ktorých názov pochádza z gréckeho výrazu „fotky“ – „svetlo“.
Pre pozemšťana je jeden svetelný rok neprekonateľne veľká vzdialenosť. Priemerný človek sám o sebe v podmienkach zemskej príťažlivosti dokáže vyvinúť rýchlosť okolo 20 km/h. Fotóny sa pohybujú 60 miliónov krát rýchlejšie a každú sekundu preletia 300 tisíc kilometrov. Toto je maximálna rýchlosť, ktorú môže dosiahnuť viditeľné svetlo vo vákuu.

Rýchlosť svetla vo vákuu je 299 792 458 m/s

V odpore vzduchu alebo vody, napríklad v atmosfére alebo oceánoch Zeme, svetlo stráca rýchlosť nie viac ako 25% a prekoná 225 000 km za sekundu.
Z týchto údajov vyplývajú všetky ďalšie výpočty, ktoré umožňujú posúdiť možnosť letov v slnečnej sústave a medzi hviezdami. Za jednu minútu preletí svetlo vesmírom 18 miliónov kilometrov.
Čím viac sa človek priblíži k technologickému pokroku, dosiahne rýchlosť svetla, tým menej času bude musieť stráviť na cestách vesmírom.

Koľko svetelných rokov na Mars

Dávno vieme, ako prekonať obrovskú vzdialenosť prostredníctvom praktických príkladov.

Ako dlho letieť na červenú planétu pre astronautov-pozemšťanov je rovnica s premenlivou hodnotou, pretože naša planéta a Mars sú neustále v pohybe. Každá planéta je nasmerovaná na svoju vlastnú obežnú dráhu okolo Slnka. Planéty sa môžu k sebe priblížiť alebo byť na opačných stranách hviezdy v extrémnej vzdialenosti.
Samozrejme, najekonomickejším riešením pre pozemšťanov by bolo letieť na Mars, keď sú planéty v minimálnej vzdialenosti.

Vzdialenosť, ktorú svetlo prejde za jeden rok, je 9460,73 miliardy kilometrov. Minimálna možná vzdialenosť medzi Zemou a Marsom je 54,55 milióna km.

0,0000057 svetelných rokov od Zeme po Mars

Na základe takýchto údajov môžeme dospieť k záveru, že minimálna vzdialenosť medzi dvoma planétami je 181 svetelných sekúnd alebo 3 svetelné minúty. Inými slovami, medzi Marsom a Zemou 0,00000570776255707763 svetelných rokov.

Koľko svetla letí na Mars

Napriek fyzickej nedostupnosti je možné presne vypočítať, ako dlho v priemere trvá svetlo hviezd zo Slnka na Mars.
Let na Mars z centrálnej hviezdy slnečnej sústavy môže uskutočniť fotón – svetelná častica – bez zohľadnenia prekážok a rušenia za 12,01 minúty. Výpočty sa získavajú z konštantnej rýchlosti svetla vo vákuu - 300 tisíc kilometrov za sekundu - a priemernej vzdialenosti červenej planéty od hviezdy, ktorá sa rovná 228 miliónom km.
228 000 tisíc km / 300 tisíc km / s = 760 s = 12 minút 1 sekunda - čas potrebný na let zo Slnka na Mars alebo naopak rýchlosťou svetla. Vzdialenosť, keď je Mars v aféliu, prekoná svetlo za 13,01 minúty, v perihéliu za 11 minút.

Koľko času letieť na Mars rýchlosťou svetla

Čas hypotetického letu na Mars sa dá na základe vyššie uvedených poznatkov jednoducho vypočítať. Existuje presne vypočítaná dráha letu, schopnosti a minimálna vzdialenosť zo Zeme na Mars. Je to vyše 54 miliónov km, čo sú 3 minúty na svetelný tok. Iba ak sa budete pohybovať rýchlosťou svetla, budete musieť letieť na Mars nie na niekoľko nespočetných mesiacov, ale takmer na okamih. Tri minúty medzi Marsom a Zemou pri rýchlosti svetla je ťažké porovnávať s akoukoľvek pozemskou dopravou.

Červená planéta bude na dosah, ak ľudstvo pokročí k letu rýchlosťou svetla. Pri súčasnom tempe rozvoja vedy je objavenie nových futuristických spôsobov dopravy len otázkou času.

Mnoho ľudí si myslí, že centrálna hviezda našej galaxie len žiari a jej lúče sa okamžite šíria, ale nie je to tak. Ako vypočítať, ako dlho trvá svetlo zo Slnka na Zem, prečo sa v rôznych obdobiach roka bude táto hodnota líšiť - fakty, ktoré budú zaujímať nielen deti, ale aj dospelých.

Ako svieti slnko?

Slnečné svetlo, ktoré svojimi lúčmi ohrieva všetok život na Zemi, je výsledkom zložitých chemických reakcií. Slnko je veľká rozžeravená guľa. Má niekoľko vrstiev vodíka a hélia s hrúbkou stoviek tisíc kilometrov. Teplota na povrchu hviezdy je 6000 Kelvinov alebo 5726,85 °C. V jadre, kde sa rodí slnečné svetlo, je toto číslo oveľa vyššie - 15 miliónov ° K.

Pri tejto teplote a tlaku vo vnútri jadra nepretržite prebieha termonukleárna fúzna reakcia: 4 atómy vodíka sa spájajú do jadra hélia. Toto sa opakuje nekonečne veľa krát. Za jednu sekundu sa v dôsledku tejto syntézy 600 miliónov ton vodíka zmení na hélium. A každých 70 tisíc rokov slnko premieňa vodík v množstve rovnajúcom sa hmotnosti Zeme.

V dôsledku termonukleárnej fúzie sa uvoľňuje veľké množstvo energie vo forme fotónov - bezhmotných častíc, ktoré existujú iba pohybujúce sa rýchlosťou svetla. Počas svojho života je fotón emitovaný a absorbovaný molekulami plynu miliónkrát.

Zaujímavý fakt: fotónu bude trvať 200 000 rokov, kým sa dostane z jadra Slnka na povrch.

Koľko svetla ide zo Slnka na Zem

Ak chcete vypočítať čas, za ktorý lúč svetla dosiahne Zem, potrebujete poznať vzdialenosť medzi našou planétou a hviezdou, ako aj rýchlosť svetla. Prvé pokusy vypočítať dráhu, ktorou denne prejde nekonečné množstvo fotónov, sa uskutočnili na konci 17. storočia. Vedci tej doby dostali číslo 139 miliónov km, ale bolo to nepresné.

Neskôr boli urobené presnejšie výpočty, podľa ktorých je vzdialenosť od Slnka k Zemi 150 miliónov km. Hoci sa táto hodnota berie ako konštanta a nazýva sa astronomická jednotka, naša planéta sa pohybuje po predĺženej eliptickej dráhe, takže vzdialenosť medzi dvoma nebeskými telesami sa mení. V januári klesne na 147 miliónov km (perihélium) a v júli je maximálny počet najazdených kilometrov 152 miliónov km (afélium).

V roku 1975 bola presná rýchlosť fotónov vo vákuu stanovená na 299 792 458 m/s, no väčšina výpočtov používa jej približnú hodnotu – 300 tisíc km/s.

Čas potrebný na to, aby slnečné lúče prekonali vzdialenosť k Zemi v rôznych segmentoch obežnej dráhy našej planéty, je uvedený v nasledujúcej tabuľke:

V každom ročnom období teda slnečné svetlo dosiahne Zem za 8 minút a 3-25 sekúnd. Ak by náhle Slnko zhaslo, pozemšťania by to po stanovenom čase vedeli.

Zaujímavosť: slnečné žiarenie môže preniknúť 85 metrov hlboko do oceánu a pri prechode rôznymi látkami sa môže spomaliť alebo lámať so zameraním na jeden bod.

Ako dlho trvá, kým sa svetlo dostane na Zem z iných objektov?

Na určenie vzdialenosti medzi rôznymi objektmi vo vesmíre astronómia používa takú hodnotu ako svetelný rok. Tento indikátor sa rovná dráhe, ktorou sa svetlo pohybuje vo vesmíre v štandardnom pozemskom roku. V kvantitatívnom vyjadrení je svetelný rok 9 460 730 472 580 800 m alebo viac ako 63 tisíc astronomických jednotiek.

Čas, ktorý potrebujú fotóny slnečného svetla preletieť k nasledujúcim objektom vo vesmíre, sa bude rovnať:

pre planétu Pluto, najvzdialenejšiu od Slnka, fotóny - 5 hodín;
pre najvzdialenejší bod našej sústavy, oblaky asteroidov a Oortovu trosku - až 1,5 roka;
pre najbližšiu jasnú hviezdu k Zemi, Proxima Centauri - 4 roky.

Svetlo prekoná vzdialenosť medzi Mesiacom a Zemou za 1,2 sekundy a rádiové vlny sa šíria rovnakou rýchlosťou. To spôsobuje ťažkosti pri ovládaní kozmickej lode (napríklad Lunokhod), pretože signál prichádza a odchádza s oneskorením.

Svetlo sa nerozšíri okamžite. To je dôvod, prečo mnohé vesmírne javy možno pozorovať s veľkým oneskorením. Jasná Polárka sa teda nachádza 400 svetelných rokov od Zeme. Jeho lúče, ktoré možno pozorovať teraz, boli poslané späť v časoch Kolumba.

Táto ohnivá guľa je príliš jasná pre voľné oko. Ale ak sa do toho pozriete hlbšie, môžete vidieť skutočnú povahu Slnka. Táto obrovská guľa horúceho plynu je najväčším objektom v slnečnej sústave. Slnko vytvára teplo a svetlo. Je zdrojom energie pre život na Zemi. Hlboko v útrobách slnka sa deje neustále jadrovej reakcie... Naša hviezda je nebezpečná, ale nemôžeme bez nej žiť. Žiadny aspekt života by nepokračoval bez Slnka.

Svetlo je jednou zo základných zložiek nášho vesmíru, základnou súčasťou všetkého. Tento jav je nielen najdôležitejší, ale aj najrýchlejší vo vesmíre. Rýchlosť svetla dosahuje 300 000 km/s... Keďže vzdialenosť od Slnka je asi 150 miliónov km Svetlo dorazí na Zem asi za 8 minút... Ale týchto 8 minút je len posledným hodom na jeho ceste. Kým svetlo opustí vnútorné drsné prostredie Slnka, potrvá asi milión rokov. To znamená, že svetlo, ktoré ľudia teraz vidia na Zemi, bolo vyprodukované dávno predtým, ako sa objavila ľudská civilizácia.

Slnko má niekoľko vrstiev ťažkého plynu s hrúbkou stoviek tisíc kilometrov. A v jeho strede je jadro, ktoré rodí slnečné svetlo. A vedie k jednej z najničivejších reakcií vo vesmíre - jadrová fúzia (premena vodíka na hélium)... Ak spojíte dva atómy vodíka, dôjde k reakcii a získate hélium. Znie to jednoducho, ale nie je. V skutočnosti nie je jednoduché spojiť dva atómy, pretože dva protóny majú rovnaký kladný náboj, a preto sa navzájom odpudzujú. Protóny sa neradi približujú k sebe. Ich spojenie si vyžaduje veľa energie a to sa stáva veľmi zriedka. Protónová väzba využíva obrovské množstvo tepla a tlaku, ktoré vytvára gravitácia.

Slnko obsahuje asi 99,8 % hmoty celej slnečnej sústavy a všetka táto hmota drží vrstvy Slnka pohromade pomocou silnej gravitačnej sily. Gravitácia pomáha spájať atómy vodíka a tak dochádza k jadrovej fúzii. V tomto jadrovom reaktore sa atómy vodíka kombinujú „nekonečne“ veľakrát za sekundu. Niektoré zrážky sú také prudké, že sa atómy spájajú a uvoľňujú energiu. Ale prekvapivo je neskutočne slabá. Pri fúzii sa na energiu premení menej ako 1 % protónov, čo nestačí ani pre motor auta. A táto energia vzniká iba syntézou. Väčšina protónov, ktoré sa zrážajú, nie je syntetizovaná. To umožňuje Slnku žiť ďalších 10 miliárd rokov.

Cesta najmenšia častica svetla - fotón, začína v žeravom jadre Slnka. Fotón, ktorý vznikol vo forme gama žiarenia, vyletí zo slnečného jadra rýchlosťou svetla. Ak by pre neho neexistovali žiadne prekážky, takou rýchlosťou by prerazil povrch Slnka za 2 sekundy. Slnko je také husté, že na prerazenie jeho vrstiev rôznych plynov smerom von trvá lúč 100 tisíc, ak nie milióny rokov. Po opustení slnečného jadra si novonarodený fotón prerazí cestu cez hrubú vrstvu atómov vodíka. Hrúbka tejto vrstvy je viac ako 600 tisíc km. Fotónom bude trvať 100 rokov, kým ho prekonajú. Potom začne prielom cez plazmu Slnka, ktorá sa tiahne na 320 000 km. Má elektrický náboj, ktorý bráni pohybu fotónov. Jeho častice udržia fotón na zlomok sekundy, potom ho uvoľnia a ten sa zrazí s inými časticami plazmy. Všetky tieto procesy trvajú tisíce, ba aj milióny rokov, kým fotón napokon nevybuchne a pokračuje v ceste na Zem alebo do iných kútov vesmíru.

>>> Ako dlho trvá, kým slnečné svetlo dosiahne Zem?

Rýchlosť svetla- ako dlho putuje slnečné svetlo zo Slnka na Zem: popis obežnej dráhy Zeme na fotografii, vzdialenosť a miesto tretej planéty Slnečnej sústavy.

Zdá sa to zvláštne, pretože každý si myslí, že slnko len svieti a všetko sa deje akoby okamžite. Slnečné lúče sa k nám pohybujú rýchlosťou svetla a pohybujú sa vo vákuu. Stručne povedané, celá cesta trvá 8 minút a 20 sekúnd. Áno, iróniou je, že ak naša hviezda niekde náhle zmizne, dostane sa k nám až po 8 minútach.

Pochopenie rýchlosti svetla je v astronómii dôležité, preto sa obráťme na matematiku. Vzdialenosť od Zeme k Slnku je 150 miliónov km a rýchlosť svetla je 300 000 km/s. Rozdeľte a získajte určený čas. Ale toto je priemerné číslo.

Pripomeňme si tiež, že naša planéta rotuje po eliptickej orbitálnej dráhe a vzdialenosť sa mení o 147-152 miliónov km. Potom pri najbližšom priblížení bude rýchlosť 490 sekúnd a na vzdialenosť 507 sekúnd. Ale potom to bude ešte zaujímavejšie.

Vo vnútri slnečného jadra dochádza k splynutiu, výsledkom čoho je vznik fotónov. Všetko začína vo forme gama lúčov, ktoré hviezda mnohokrát pohltí, putujú do nej a až potom prerazia na povrch. Ale najúžasnejšie je, že svetlo, ktoré sa k vám dostane, bolo vytvorené pred desiatkami tisíc rokov! Podarilo sa mu utiecť a za 8 minút sa konečne dostal k vám.

Áno, keď sa pozriete do vesmíru, doslova všade vidíte stopy minulosti. Odrazené mesačné svetlo sa na sekundu pohne smerom k nám. Ale Alpha Centauri trvá viac ako 4 roky. Teraz sa zamyslite nad hviezdami v iných galaxiách, ktorým trvá milióny rokov, kým uvidia ich nádhernú žiaru.

Pozrime sa na druhú stranu. Ak existujú inteligentní mimozemšťania, ktorí sa teraz pozerajú na našu planétu, uvidia iba dinosaurov. To je dôvod, prečo je rýchlosť svetla dôležitá pre vedcov a kozmológov.

Samozrejme viete, že svetlu zo Slnka trvá asi 8 minút, kým sa dostane na Zem. To je neuveriteľne rýchle v porovnaní s tým, ako dlho trvá, kým svetlo unikne z vnútra Slnka a dosiahne jeho vonkajší okraj.

Faktom je, že fotóny, častice svetla, nejdú priamo z jadra Slnka von. Po opustení jadra vstupujú do zóny prenosu žiarenia, kde sa prenos energie uskutočňuje absorbovaním a opätovným vyžarovaním fotónov. Absorpcia-emisia fotónov navyše nijako nezávisí od smeru, ktorým boli nasmerované, preto viacnásobne reemitovanému fotónu trvá veľa času, kým konečne prepukne. Táto cesta môže trvať milióny rokov. V priemere je toto obdobie 170 000 rokov.

Najväčšie vedecké objavy roku 2014