Вселенная - чрезвычайно большое место. По мере того, как астрономы на протяжении веков заглядывали в космос все дальше и глубже, они пришли к пониманию того, насколько мала и незначительна наша планета и наш вид по сравнению с ней. В то же время, продолжающиеся исследования электромагнетизма и далеких звезд привели ученых к выводу, какова скорость света - и что это самая быстрая скорость, которую можно получить.
Таким образом, астрономы стали использовать расстояние, которое проходит свет в течение одного года (или светового года), для измерения расстояний в межзвездном и межгалактическом масштабе. Но как далеко свет проходит за год? В основном, он движется со скоростью 299 792 458 метров в секунду (1080 миллионов км / час; 671 миллион миль в час), что составляет около 9 460,5 миллиардов км (5 878,5 миллиардов миль) в год.
Скорость света:
Вычисление скорости света было проблемой для ученых на протяжении многих веков. А до 17 века существовали разногласия по поводу того, была ли скорость света конечной или она мгновенно перемещалась из одного места в другое. В 1676 году датский астроном Оле Ромер уладил спор, когда его наблюдения видимого движения луны Юпитера Ио показали, что скорость света конечна.
Из своих наблюдений прославленный голландский астроном Кристиан Гюйгенс рассчитал скорость света в 220 000 км / с (136 701 миль / с). В течение последующих двух столетий скорость света все больше и больше уточнялась, в результате чего были получены оценки, которые варьировались от 299 000 до 315 000 км / с (185 790 до 195 732 миль / с).
За этим последовал Джеймс Клерк Максвелл, который в 1865 году предположил, что свет является электромагнитной волной. В его теории электромагнетизма скорость света была представлена как с. А затем в 1905 году Альберт Эйнштейн предложил свою теорию специальной теории относительности, которая постулировала, что скорость света (с) был постоянным независимо от инерциальной системы отсчета наблюдателя или движения источника света.
К 1975 году, после столетий изысканных измерений, скорость света в вакууме была рассчитана на 299 792 458 метров в секунду. Текущие исследования также показали, что свет распространяется на разных длинах волн и состоит из субатомных частиц, известных как фотоны, которые не имеют массы и ведут себя как частицы и волны.
Световой год:
Как уже отмечалось, скорость света (выраженная в метрах в секунду) означает, что свет преодолевает расстояние 9 460 528 000 000 км (или 5 878 499 817 000 миль) за один год. Это расстояние известно как «световой год» и используется для измерения объектов во Вселенной, которые находятся на значительном расстоянии от нас.
Например, ближайшая к Земле звезда (Проксима Центавра) находится на расстоянии примерно 4,22 световых года. Центр Галактики Млечный Путь находится на расстоянии 26 000 световых лет, а ближайшая большая галактика (Андромеда) - на расстоянии 2,5 миллиона световых лет. На сегодняшний день кандидатом на самую дальнюю галактику от Земли является MACS0647-JD, который находится на расстоянии около 13,3 миллиардов световых лет.
А Космический микроволновый фон, реликтовое излучение, которое, как полагают, осталось от Большого взрыва, находится на расстоянии около 13,8 миллиардов световых лет. Открытие этого излучения не только укрепило теорию Большого взрыва, но также дало астрономам точную оценку возраста Вселенной. Это поднимает еще один важный вопрос об измерении космических расстояний в световых годах, который заключается в том, что пространство и время взаимосвязаны.
Видите ли, когда мы видим свет, исходящий от отдаленного объекта, мы на самом деле оглядываемся назад во времени. Когда мы видим свет от звезды, находящейся на расстоянии 400 световых лет, мы фактически видим свет, излучаемый звездой 400 лет назад. Следовательно, мы видим звезду такой, какой она была 400 лет назад, а не такой, какой она кажется сегодня. В результате, наблюдение за объектами в миллиардах световых лет от Земли означает наблюдение миллиардов световых лет назад во времени.
Да, свет движется с очень высокой скоростью. Но, учитывая огромные размеры и масштабы Вселенной, могут пройти миллиарды лет из определенных точек Вселенной, чтобы добраться до нас здесь, на Земле. Вот почему знание ученых о том, как долго свет проходит один год, так полезно для ученых. Это не только позволяет нам понять масштабы Вселенной, но также позволяет нам наметить процесс космической эволюции.
Мы написали много статей о скорости света здесь, в журнале Space. Вот как далеко световой год? Какова скорость света? Сколько материала в световом году? Как проходит свет? Как далеко вы видите во Вселенной?
Хотите узнать больше о световых годах? Вот статья о световых годах для HowStuffWorks, и вот ответ от PhysLink.
Мы также записали эпизод «Астрономического каста» на эту тему. Послушайте, Эпизод 10: Измерение расстояния во Вселенной.
Источники:
- НАСА - Как быстро скорость света?
- НАСА: Starchild - Что такое световой год и как он измеряется?
- Википедия - Скорость Света
- UCR - Как измеряется скорость света?
