Skala jarak galaksi
Tahun cahaya ( St. G., ly) adalah satuan panjang ekstrasistem yang sama dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun.
Lebih tepatnya, menurut definisi International Astronomical Union (IAU), satu tahun cahaya sama dengan jarak, yang dilewati cahaya dalam ruang hampa, tanpa dipengaruhi oleh medan gravitasi, dalam satu ruang tahun Julian(menurut definisinya sama dengan 365,25 hari standar 86.400 SI detik, atau 31.557.600 detik). Definisi inilah yang direkomendasikan untuk digunakan dalam literatur sains populer. Dalam literatur profesional untuk ekspresi jarak jauh alih-alih tahun cahaya Parsec dan kelipatan satuan (kilo dan megaparsec) biasanya digunakan.
Sebelumnya (sebelum 1984), satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun tropis, yang ditetapkan pada zaman 1900.0. Definisi baru ini berbeda dengan definisi lama sekitar 0,002%. Karena satuan ini jarak tidak digunakan untuk pengukuran presisi tinggi, perbedaan praktis tidak ada perbedaan antara definisi lama dan baru.
Nilai numerik
Satu tahun cahaya sama dengan:
- 9.460.730.472.580.800 meter (kurang lebih 9,46 petameter)
- 63.241.077 unit astronomi (AU)
- 0,306601 parsec
Unit terkait
Unit berikut jarang digunakan, biasanya hanya dalam publikasi populer:
- 1 detik cahaya = 299.792,458 km (tepat)
- 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 mewakili skala jarak secara kualitatif dalam astronomi.
| Skala | Nilai (St. tahun) | Keterangan |
|---|---|---|
| Detik | 4 10 −8 | Jarak rata-rata ke sana kurang lebih 380.000 km. Artinya seberkas cahaya yang dipancarkan dari permukaan membutuhkan waktu sekitar 1,3 detik untuk mencapai permukaan Bulan. |
| menit | 1.6·10−5 | Satu unit astronomi sama dengan sekitar 150 juta kilometer. Dengan demikian, cahaya mencapai bumi dalam waktu kurang lebih 500 detik (8 menit 20 detik). |
| Jam tangan | 0,0006 | Jarak rata-rata dari Matahari kira-kira 5 jam cahaya. |
| 0,0016 | Perangkat Pioneer dan seri yang terbang di luarnya, dalam waktu sekitar 30 tahun sejak peluncurannya, telah berpindah ke jarak sekitar seratus unit astronomi dari Matahari, dan waktu responsnya terhadap permintaan dari Bumi adalah sekitar 14 jam. | |
| Tahun | 1,6 | Tepi bagian dalam hipotetis terletak pada 50.000 a. e.dari Matahari, dan yang terluar - 100.000 a. e.Untuk mengatasi jarak dari Matahari ke sisi luar awan, cahayanya akan memakan waktu sekitar satu setengah tahun. |
| 2,0 | Radius luas maksimum pengaruh gravitasi Matahari (“Bukit Bola”) - sekitar 125.000 AU. e. | |
| 4,2 | Yang paling dekat dengan kita (tidak termasuk Matahari), Proxima Centauri, terletak pada jarak 4,2 tahun cahaya. di tahun ini. | |
| Milenium | 26 000 | Pusat Galaksi kita berjarak sekitar 26.000 tahun cahaya dari Matahari. |
| 100 000 | Diameter piringan kita adalah 100.000 tahun cahaya. | |
| Jutaan tahun | 2,5 10 6 | M31 yang paling dekat dengan kita, yang terkenal, berjarak 2,5 juta tahun cahaya dari kita. |
| 3.14 10 6 | (M33) terletak 3,14 juta tahun cahaya dan merupakan objek diam terjauh yang terlihat dengan mata telanjang. | |
| 5.8 10 7 | Gugus terdekat, gugus Virgo, berjarak 58 juta tahun cahaya dari kita. | |
| Puluhan juta tahun cahaya | Ukuran karakteristik gugus galaksi berdasarkan diameternya. | |
| 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 satunya entitas terbesar Pada , dimensinya sekitar 350 Mpc. Diperlukan waktu sekitar satu miliar tahun bagi cahaya untuk berpindah dari ujung ke ujung. |
| 1.4 10 10 | Ukuran wilayah alam semesta yang terhubung secara kausal. Itu dihitung dari usia Alam Semesta dan kecepatan maksimum transmisi informasi - kecepatan cahaya. | |
| 4,57 10 10 | Jarak yang menyertainya dari Bumi ke tepi Alam Semesta teramati ke segala arah; radius yang menyertai Alam Semesta yang dapat diamati (dalam kerangka model kosmologis standar Lambda-CDM). |
Pada 22 Februari 2017, NASA melaporkan bahwa 7 exoplanet ditemukan di sekitar bintang tunggal TRAPPIST-1. Tiga di antaranya berada dalam rentang jarak dari bintang yang mungkin dimiliki planet tersebut air cair, dan air adalah syarat utama kehidupan. Hal ini juga dilaporkan sistem bintang terletak 40 tahun cahaya dari Bumi.
Pesan ini menimbulkan banyak kegaduhan di media; bahkan ada yang mengira bahwa umat manusia tinggal selangkah lagi untuk membangun pemukiman baru baru, tapi itu tidak benar. Namun 40 tahun cahaya itu jauh, BANYAK, terlalu banyak kilometer, yaitu jarak yang sangat jauh!
Dari mata kuliah fisika diketahui kecepatan lepas ketiga yaitu kecepatan yang harus dimiliki suatu benda di permukaan bumi agar dapat melampaui batas. tata surya. Nilai kecepatan tersebut adalah 16,65 km/detik. Orbital konvensional pesawat luar angkasa mula-mula dengan kecepatan 7,9 km/detik dan berputar mengelilingi bumi. Pada prinsipnya, kecepatan 16-20 km/detik cukup dapat diakses oleh teknologi bumi modern, tetapi tidak lebih!
Umat manusia belum belajar untuk mempercepat pesawat ruang angkasa lebih cepat dari 20 km/detik.
Mari kita hitung berapa tahun yang dibutuhkan sebuah kapal luar angkasa yang terbang dengan kecepatan 20 km/detik untuk menempuh jarak 40 tahun cahaya dan mencapai bintang TRAPPIST-1.
Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh seberkas cahaya dalam ruang hampa, dan kecepatan cahaya kira-kira 300 ribu km/detik.
Sebuah pesawat luar angkasa buatan manusia terbang dengan kecepatan 20 km/detik, yaitu 15.000 kali lebih lambat dari kecepatan cahaya. Kapal seperti itu akan menempuh jarak 40 tahun cahaya dalam waktu yang sama dengan 40*15000=600000 tahun!
Kapal bumi (di tingkat modern teknologi) akan mencapai bintang TRAPPIST-1 dalam waktu sekitar 600 ribu tahun! Homo sapiens baru ada di Bumi (menurut para ilmuwan) selama 35-40 ribu tahun, tetapi di sini sudah ada selama 600 ribu tahun!
Dalam waktu dekat, teknologi tidak akan memungkinkan manusia mencapai bintang TRAPPIST-1. Bahkan mesin yang menjanjikan (ion, foton, layar kosmik, dll.), yang tidak ada dalam kenyataan di bumi, diperkirakan mampu mempercepat kapal hingga kecepatan 10.000 km/detik, yang berarti waktu penerbangan ke TRAPPIST -1 sistem akan dikurangi menjadi 120 tahun. Ini sudah merupakan waktu yang kurang lebih dapat diterima untuk penerbangan menggunakan keadaan mati suri atau untuk beberapa generasi imigran, tetapi saat ini semua mesin ini luar biasa.
Bahkan bintang terdekat pun masih terlalu jauh dari manusia, terlalu jauh, apalagi bintang di Galaksi kita atau galaksi lain.
Diameter galaksi Bima Sakti kita kira-kira 100 ribu tahun cahaya, artinya perjalanan dari ujung ke ujung kapal Bumi modern akan memakan waktu 1,5 miliar tahun! Ilmu pengetahuan menunjukkan bahwa bumi kita berumur 4,5 miliar tahun, dan kehidupan multiseluler berumur sekitar 2 miliar tahun. Jarak ke galaksi terdekat dengan kita - Nebula Andromeda - 2,5 juta tahun cahaya dari Bumi - sungguh jarak yang sangat jauh!
Seperti yang Anda lihat, dari semua manusia yang hidup, tidak ada seorang pun yang akan menginjakkan kaki di bumi di planet dekat bintang lain.
Apapun gaya hidup yang kita jalani, apapun yang kita lakukan, dengan satu atau lain cara, kita menggunakan beberapa unit pengukuran setiap hari. Kami meminta segelas air, memanaskan sarapan kami sendiri hingga suhu tertentu, memperkirakan secara visual seberapa jauh kami harus berjalan ke tempat terdekat kantor Pos, kami mengatur pertemuan di waktu tertentu dan seterusnya. Semua tindakan ini memerlukan
Bukan sekedar perhitungan, tetapi juga pengukuran tertentu dari berbagai kategori numerik: jarak, besaran, berat, waktu dan lain-lain. Di kami Kehidupan sehari-hari kami menggunakan angka secara teratur. Dan kita sudah lama terbiasa dengan angka-angka ini, seolah-olah dengan semacam instrumen. Namun apa jadinya jika kita keluar dari zona nyaman sehari-hari dan menghadapi sesuatu yang tidak biasa bagi kita? nilai numerik? Dalam artikel ini kita akan bicara tentang sosok-sosok fantastis Alam Semesta.
Ruang universal
Terlebih lagi luar biasa situasi dengan jarak kosmik. Kami sepenuhnya mengetahui kilometer ke kota tetangga dan bahkan dari Moskow ke New York. Namun sulit untuk memvisualisasikan jarak jika menyangkut skala gugus bintang. Saat ini kita membutuhkan apa yang disebut tahun cahaya. Lagi pula, jarak antara bintang-bintang tetangga sangatlah jauh, dan mengukurnya dalam kilometer atau mil sangatlah tidak masuk akal. Dan di sini masalahnya bukan hanya pada kesulitan memahami angka-angka besar yang dihasilkan, tetapi juga pada jumlah angka nolnya. Menjadi masalah untuk menulis nomornya. Misalnya, jarak Bumi ke Mars pada periode pendekatan terdekat adalah 55,7 juta kilometer. Nilai dengan enam angka nol. Tapi Mars adalah salah satu tetangga kosmik terdekat kita! Jarak ke bintang terdekat selain Matahari akan jutaan kali lebih besar. Dan kemudian, jika kita mengukurnya dalam kilometer atau mil, para astronom harus menghabiskan waktu berjam-jam hanya untuk mencatat jumlah yang sangat besar ini. Satu tahun cahaya memecahkan masalah ini. Solusinya cukup cerdik.
Satu tahun cahaya sama dengan apa?
Daripada menciptakan satuan baru pengukuran, yang merupakan jumlah satuan dengan orde yang lebih kecil (seperti yang terjadi pada milimeter, sentimeter, meter, kilometer), diputuskan untuk menghubungkan jarak dengan waktu. Sebenarnya, faktanya waktu juga demikian bidang fisik lebih mempengaruhi peristiwa
Selain itu, saling berhubungan dan dapat diubah dengan ruang angkasa, ditemukan oleh Albert Einstein dan dibuktikan melalui teori relativitasnya. Kecepatan cahaya menjadi konstan. Dan perjalanan sinar cahaya dalam jarak tertentu per satuan waktu menghasilkan besaran spasial fisik baru: detik cahaya, menit cahaya, hari cahaya, bulan cahaya, tahun cahaya. Misalnya, per detik seberkas cahaya (dalam kondisi luar angkasa - vakum) menempuh jarak kurang lebih 300 ribu kilometer. Mudah untuk menghitung bahwa satu tahun cahaya sama dengan sekitar 9,46 * 10 15. Jadi, jarak dari Bumi ke benda kosmik terdekat, Bulan, sedikit lebih dari satu detik cahaya, dan ke Matahari sekitar delapan menit cahaya. Benda terluar tata surya ide-ide modern mengorbit pada jarak satu tahun cahaya. Bintang terdekat berikutnya dengan kita, atau lebih tepatnya, sistem bintang ganda, Alpha dan Proxima Centauri, sangat jauh sehingga cahaya dari keduanya hanya dapat dijangkau teleskop kita empat tahun setelah peluncurannya. Dan ini masih merupakan benda langit yang paling dekat dengan kita. Cahaya dari ujung yang lain Bima Sakti menghabiskan lebih dari seratus ribu tahun untuk sampai ke kita.
Untuk perhitungannya, para astronom menggunakan satuan pengukuran khusus yang tidak selalu jelas orang biasa. Hal ini bisa dimaklumi, karena jika jarak kosmik diukur dalam kilometer, maka angka nol akan menyilaukan mata. Oleh karena itu, untuk mengukur jarak kosmik biasanya digunakan banyak jumlah besar: satuan astronomi, tahun cahaya dan parsec.
Cukup sering digunakan untuk menunjukkan jarak dalam Tata Surya asal kita. Jika kita juga bisa menyatakannya dalam kilometer (384.000 km), maka Pluto adalah yang terdekat dekat berjarak sekitar 4,250 juta km, dan ini akan sulit untuk dipahami. Untuk jarak seperti itu, saatnya menggunakan satuan astronomi (AU) yang sama dengan jarak rata-rata permukaan bumi ke Matahari. Dengan kata lain, 1 a.u. sesuai dengan panjang sumbu semimayor orbit bumi kita (150 juta km). Sekarang, jika kita tuliskan bahwa jarak terpendek ke Pluto adalah 28 AU, dan terpendek jangka panjang mungkin 50 AU, ini lebih mudah untuk dibayangkan.
Yang terbesar berikutnya adalah satu tahun cahaya. Meskipun ada kata “tahun” di sana, kita tidak boleh berpikir seperti itu yang sedang kita bicarakan tentang waktu. Satu tahun cahaya sama dengan 63.240 AU. Ini adalah jalur yang dilalui seberkas cahaya selama 1 tahun. Para astronom telah menghitung bahwa dari sudut terjauh di Alam Semesta, seberkas cahaya membutuhkan waktu lebih dari 10 miliar tahun untuk mencapai kita. Untuk membayangkan jarak yang sangat jauh ini, mari kita tuliskan dalam kilometer: 95000000000000000000000. Sembilan puluh lima miliar triliun kilometer biasa.
Para ilmuwan mulai menduga bahwa cahaya tidak merambat secara instan, melainkan dengan kecepatan tertentu, dimulai pada tahun 1676. Pada saat itulah seorang astronom Denmark bernama Ole Roemer memperhatikan bahwa gerhana salah satu satelit Yupiter mulai terlambat, dan hal ini terjadi justru ketika Bumi sedang menuju orbitnya menuju sisi yang berlawanan Matahari berlawanan dengan tempat Jupiter berada. Beberapa waktu berlalu, Bumi mulai bergerak mundur, dan gerhana kembali mendekati jadwal sebelumnya.
Dengan demikian, selisih waktu tercatat sekitar 17 menit. Dari pengamatan tersebut disimpulkan bahwa cahaya membutuhkan waktu 17 menit untuk menempuh jarak sepanjang orbit bumi. Karena diameter orbit terbukti kurang lebih 186 juta mil (sekarang konstanta menjadi 939.120.000 km), ternyata berkas cahaya tersebut bergerak dengan kecepatan sekitar 186 ribu mil per detik.
Di zaman kita, terima kasih kepada Profesor Albert Michelson, yang berupaya menentukan seakurat mungkin apa itu tahun cahaya, dengan menggunakan metode berbeda, hasil akhir diperoleh: 186.284 mil dalam 1 detik (kira-kira 300 km/s). Sekarang, jika kita menghitung jumlah detik dalam satu tahun dan mengalikannya dengan angka ini, kita mendapatkan bahwa satu tahun cahaya panjangnya 5.880.000.000.000 mil, yang setara dengan 9.460.730.472.580,8 km.
Untuk keperluan praktis, para astronom sering menggunakan satuan jarak yang disebut parsec. Ini sama dengan perpindahan sebuah bintang terhadap latar belakang bintang lainnya benda langit sebesar 1"" ketika pengamat digeser sebesar 1 jari-jari
Dengan satu atau lain cara, dalam kehidupan sehari-hari kita mengukur jarak: ke supermarket terdekat, ke rumah kerabat di kota lain, ke sana, dan seterusnya. Namun jika menyangkut luasnya luar angkasa, ternyata menggunakan nilai yang sudah familiar seperti kilometer sangatlah tidak rasional. Dan intinya di sini bukan hanya pada sulitnya memahami nilai-nilai raksasa yang dihasilkan, tetapi juga pada banyaknya angka di dalamnya. Bahkan menulis angka nol sebanyak itu pun akan menjadi masalah. Misalnya saja jarak terpendek Mars ke Bumi adalah 55,7 juta kilometer. Enam angka nol! Namun planet merah adalah salah satu tetangga terdekat kita di langit. Caranya menggunakan angka-angka rumit yang akan dihasilkan saat menghitung jarak genap bintang terdekat? Dan saat ini kita membutuhkan nilai seperti satu tahun cahaya. Berapa nilainya? Mari kita cari tahu sekarang.
Konsep tahun cahaya juga erat kaitannya dengan fisika relativistik, di mana koneksi dekat dan ketergantungan timbal balik antara ruang dan waktu terbentuk pada awal abad ke-20, ketika postulat mekanika Newton runtuh. Sebelum nilai jarak ini, satuan skala yang lebih besar dalam sistem
dibentuk dengan cukup sederhana: setiap unit berikutnya adalah kumpulan unit-unit dengan urutan yang lebih kecil (sentimeter, meter, kilometer, dan seterusnya). Dalam kasus satu tahun cahaya, jarak terikat dengan waktu. Ilmu pengetahuan modern Diketahui bahwa kecepatan rambat cahaya dalam ruang hampa adalah konstan. Terlebih lagi, dia memang begitu kecepatan maksimum di alam, dapat diterima dalam fisika relativistik modern. Ide-ide inilah yang menjadi dasar makna baru. Satu tahun cahaya sama dengan jarak yang ditempuh seberkas cahaya di satu Bumi tahun kalender. Dalam kilometer kira-kira 9,46 * 10 15 kilometer. Menariknya, sebuah foton menempuh jarak ke Bulan terdekat dalam waktu 1,3 detik. Jaraknya sekitar delapan menit ke matahari. Tapi bintang terdekat berikutnya, Alpha, sudah berjarak sekitar empat tahun cahaya.
Jarak yang sangat fantastis. Ada ukuran ruang yang lebih besar lagi dalam astrofisika. Satu tahun cahaya sama dengan sepertiga parsec, satuan yang lebih besar untuk mengukur jarak antarbintang.
Kecepatan rambat cahaya dalam kondisi berbeda
Omong-omong, ada juga fitur yang bisa dimiliki foton pada kecepatan yang berbeda menyebar ke lingkungan yang berbeda. Kita sudah mengetahui seberapa cepat mereka terbang dalam ruang hampa. Dan ketika mereka mengatakan bahwa satu tahun cahaya sama dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun, yang mereka maksud adalah kekosongan ruang angkasa. Namun, menarik untuk dicatat bahwa dalam kondisi lain, kecepatan cahaya mungkin lebih rendah. Misalnya, di lingkungan udara foton menyebar dengan kecepatan yang sedikit lebih rendah dibandingkan di ruang hampa. Yang mana tergantung pada keadaan atmosfer tertentu. Jadi, di lingkungan yang dipenuhi gas, satu tahun cahaya sama dengan beberapa tahun cahaya ke nilai yang lebih rendah. Namun, hal itu tidak akan jauh berbeda dengan yang diterima.
