Дополнительный материал к уроку астрономии по теме "Расстояния в космосе"

Расстояния в космосе

Космические просторы, как известно, довольно масштабны, а потому астрономы не используют для их измерения метрическую систему, привычную для нас. В случае с расстоянием до Луны (~384 000 км) километры еще могут быть применимы, однако если выразить в этих единицах расстояние до Плутона, то получится 4 250 000 000 км, что уже менее удобно для записи и вычислений.

Астрономическая единица

Наименьшей из таких единиц является астрономическая единица (а.е.). Исторически так сложилось, что одна астрономическая единица равняется радиусу орбиты Земли вокруг Солнца, иначе – среднее расстояние от поверхности нашей планеты до Солнца. Данный метод измерения был наиболее подходящим для изучения структуры Солнечной системы в XVII веке. Ее точное значение 149 597 870 700 метра. Сегодня астрономическая единица используется в расчетах с относительно малыми длинами. То есть при исследовании расстояний в пределах Солнечной системы или других планетных систем.

Световой год

Несколько большей единицей измерения длины в астрономии является световой год. Он равен расстоянию, которое проходит свет в вакууме за один земной, юлианский год. Подразумевается также нулевое влияние гравитационных сил на его траекторию. Один световой год составляет около 9 460 730 472 580 км или 63 241 а.е. Данная единица измерения длины используется лишь в научно-популярной литературе по той причине, что световой год позволяет читателю получить примерное представление о расстояниях в галактическом масштабе. Однако из-за своей неточности и неудобности световой год практически не используется в научных работах.

Парсек

Наиболее практичной и удобной для астрономических вычислений является такая единица измерения расстояния как парсек. Чтобы понять ее физический смысл, следует рассмотреть такое явление как параллакс. Его суть состоит в том, что при движении наблюдателя относительно двух отдаленных друг от друга тел, видимое расстояние между этими телами также меняется. В случае со звездами происходит следующее. При движении Земли по своей орбите вокруг Солнца визуальное положение близких к нам звезд несколько меняется, в то время как дальние звезды, выступающие в роли фона, остаются на тех же местах. Изменение положения звезды при смещении Земли на один радиус ее орбиты, называется годичный параллакс, который измеряется в угловых секундах.
Тогда один парсек равен расстоянию до звезды, годичный параллакс которой равен одной угловой секунде – единице измерения угла в астрономии. Отсюда и название «парсек», совмещенное из двух слов: «параллакс» и «секунда». Точное значение парсека равняется 3,0856776·1016 метра или 3,2616 светового года. 1 парсек равен примерно 206 264,8 а. е.

Метод лазерной локации и радиолокации

Эти два современных метода служат для определения точного расстояния до объекта в пределах Солнечной системы. Он производится следующим образом. При помощи мощного радиопередатчика посылается направленный радиосигнал в сторону предмета наблюдения. После чего тело отбивает полученный сигнал и возвращает на Землю. Время, потраченное сигналом на преодоление пути, определяет расстояние до объекта. Точность радиолокации – всего несколько километров. В случае с лазерной локацией, вместо радиосигнала лазером посылается световой луч, который позволяет аналогичными расчетами определить расстояние до объекта. Точность лазерной локации достигается вплоть до долей сантиметра.

Расстояния в цифрах

Расстояния в Солнечной системе:

1 а.е. от Земли до Солнца = 500 св. секунд или 8,3 св. минуты

30 а. е. от Солнца до Нептуна = 4,15 световых часа

132 а.е. от Солнца – таково расстояние до космического аппарата «Вояджер-1», было отмечено 28 июля 2015 года. Данный объект является самым отдаленным из тех, что были сконструированы человеком.

Расстояния в Млечном Пути и за его пределами:

1,3 парсека (268144 а.е. или 4,24 св. года) от Солнца до Проксима Центавра – ближайшей к нам звезды

8 000 парсек (26 тыс. св. лет) – расстояние от Солнца до центра Млечного Пути

30 000 парсек (97 тыс. св. лет) – примерный диаметр Млечного Пути

770 000 парсек (2,5 млн. св. лет) – расстояние до ближайшей большой галактики – туманность Андромеды

300 000 000 пк — масштабы в которых Вселенная практически однородна

4 000 000 000 пк (4 гигапарсек) – край наблюдаемой Вселенной. Это расстояние прошел свет, регистрируемый на Земле. Сегодня объекты, излучившие его, с учетом расширения Вселенной, расположены на расстоянии 14 гигапарсек (45,6 млрд. световых лет).

Некоторые

интересные факты о световых годах

  Световой год можно разделить на световые часы, световые минуты, световые секунды и даже световые наносекунды. Например, свету от Солнца требуется восемь минут, чтобы достичь Земли, что также означает, что Солнце находится на расстоянии восьми световых минут от Земли. Вот несколько интересных фактов, связанных со световыми годами:

  Космический зонд "Вояджер-1", запущенный NASA в 1977 году, передал сигнал в ноябре 2021 года с расстояния 21,31 светового часа (14,45 миллиарда миль). Это самое дальнее расстояние, которое преодолел в космосе любой искусственный объект.

  Ближайшая к Млечному пути (нашей галактике) карликовая галактика Большой Пёс  находится на расстоянии 25 000 световых лет от Солнца. Карликовая эллиптическая галактика Стрелец находится на расстоянии 70 000 световых лет от Солнца.  Самая удаленная от Земли известная галактика называется GN-z11, она была обнаружена телескопом Хаббл в 2016 году в созвездии Большой Медведицы и на тот момент считалось, что она находится на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет от Земли, или 134 нониллиона километров (это 134 и 30 нулей).

  Радарная система, использующая радиоволны для обнаружения летящего самолета, измеряет время в наносекундах, чтобы определить, насколько далеко находится цель, поскольку радиоволны распространяются со скоростью света. Наносекунда равна одной миллиардной части секунды. Свет проходит 1 фут (30 см) за наносекунду.  

  Недавно NASA заявило, что его зонд Parker Solar "коснулся Солнца". Он также считается самым быстрым из искусственных объектов в космосе и, как ожидается, достигнет скорости 430 000 миль в час (690 000 километров в час). Этого достаточно, чтобы добраться из Филадельфии в Вашингтон, округ Колумбия, менее чем за секунду.

  Великий американский астроном Эдвин Хаббл однажды сказал: "Поиск будет продолжаться, это стремление старше истории, оно не утолено и не будет подавлено". Освоение космоса тоже можно рассматривать как поиск того, что находится за пределами Земли и звезд. Будучи единицей измерения расстояния, световой год также напоминает нам о том, насколько огромна Вселенная и как много человечеству и науке еще предстоит узнать.

Скачано с www.znanio.ru