Kosmische Entfernungen sind in gewöhnlichen Metern und Kilometern schlecht messbar, daher verwenden Astronomen andere physikalische Einheiten bei ihrer Arbeit. Eine davon wird als Lichtjahr bezeichnet.


Viele Science-Fiction-Fans kennen dieses Konzept, wie es oft in Filmen und Büchern zu finden ist. Aber nicht jeder weiß, was ein Lichtjahr ist, und manche denken sogar, dass es der üblichen jährlichen Zeitrechnung entspricht.

Was ist ein Lichtjahr?

In Wirklichkeit ist ein Lichtjahr keine Zeiteinheit, wie man vielleicht erwarten würde, sondern eine Längeneinheit, die in der Astronomie verwendet wird. Darunter versteht man die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Es wird häufig in Astronomie-Lehrbüchern oder Science-Fiction verwendet, um Längen innerhalb des Sonnensystems zu bestimmen. Für genauere mathematische Berechnungen oder das Messen von Entfernungen im Universum wird eine andere Einheit zugrunde gelegt -.

Das Auftreten des Lichtjahres in der Astronomie war mit der Entwicklung der Sternwissenschaften und der Notwendigkeit verbunden, Parameter zu verwenden, die mit der Skala des Kosmos vergleichbar sind. Das Konzept wurde wenige Jahre nach der ersten erfolgreichen Messung der Entfernung von der Sonne zum Stern 61 Cygnus im Jahr 1838 eingeführt.


Anfänglich wurde ein Lichtjahr als die Entfernung bezeichnet, die das Licht in einem tropischen Jahr zurücklegt, dh für einen Zeitraum, der einem vollen Zyklus der wechselnden Jahreszeiten entspricht. Ab 1984 wurde jedoch das Julianische Jahr (365,25 Tage) zugrunde gelegt, wodurch die Messungen genauer wurden.

Wie wird die Lichtgeschwindigkeit bestimmt?

Um ein Lichtjahr zu berechnen, mussten die Forscher zunächst die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Früher glaubten Astronomen, dass sich die Strahlen im Weltraum sofort ausbreiten, aber im 17. Jahrhundert begann eine solche Schlussfolgerung Zweifel zu aufkommen.

Die ersten Versuche, die Berechnungen durchzuführen, wurden von Galileo Gallilei unternommen, der beschloss, die Zeit zu berechnen, die das Licht für eine Reise von 8 km benötigt. Seine Recherche war erfolglos. James Bradley gelang es 1728, den ungefähren Wert zu berechnen, der den Wert der Geschwindigkeit auf 301 Tausend km / s festlegte.

Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit?

Trotz der Tatsache, dass Bradley ziemlich korrekte Berechnungen anstellte, konnten sie die genaue Geschwindigkeit erst im 20. Jahrhundert mit modernen Lasertechnologien bestimmen. Eine perfekte Ausrüstung ermöglichte eine um den Brechungsindex der Strahlen korrigierte Berechnung, wodurch dieser Wert 299 792,458 Kilometer pro Sekunde betrug.


Mit diesen Zahlen operieren Astronomen bis heute. In Zukunft halfen einfache Berechnungen, die Zeit, die die Strahlen brauchen, um die Erdumlaufbahn zu umrunden, genau zu bestimmen, ohne sie durch Gravitationsfelder zu beeinflussen.

Obwohl die Lichtgeschwindigkeit nicht mit terrestrischen Entfernungen vergleichbar ist, erklärt sich ihre Verwendung in Berechnungen dadurch, dass die Menschen es gewohnt sind, in „terrestrischen“ Kategorien zu denken.

Was ist ein Lichtjahr?

Wenn wir berücksichtigen, dass eine Lichtsekunde 299 792 458 Metern entspricht, kann man leicht berechnen, dass das Licht 17 987 547 480 Meter pro Minute zurücklegt. In der Regel werden diese Daten von Astrophysikern verwendet, um Entfernungen innerhalb von Planetensystemen zu messen.

Um Himmelskörper auf der Skala des Universums zu untersuchen, ist es viel bequemer, ein Lichtjahr als Basis zu nehmen, was 9,460 Billionen Kilometer oder 0,306 Parsec entspricht. Die Beobachtung kosmischer Körper ist der einzige Fall, in dem ein Mensch die Vergangenheit mit eigenen Augen sehen kann.

Es dauert viele Jahre, bis Licht von einem fernen Stern die Erde erreicht. Aus diesem Grund sieht man beim Beobachten von Weltraumobjekten diese nicht so, wie sie gerade sind, sondern so, wie sie im Moment der Lichtemission waren.

Entfernungsbeispiele in Lichtjahren

Dank der Möglichkeit, die Bewegungsgeschwindigkeit von Strahlen zu berechnen, konnten Astronomen die Entfernung zu vielen Himmelskörpern in Lichtjahren berechnen. Die Entfernung von unserem Planeten zum Mond beträgt also 1,3 Lichtsekunden, zu Proxima Centauri - 4,2 Lichtjahre, zum Andromeda-Nebel - 2,5 Millionen Lichtjahre.


Die Strahlen legen die Entfernung zwischen der Sonne und dem Zentrum unserer Galaxie in etwa 26.000 Lichtjahren und zwischen der Sonne und dem Planeten Pluto zurück - in 5 Lichtstunden.

Eine nicht systemische Längeneinheit, die in der Astronomie verwendet wird; 1 S. g. ist gleich der Strecke, die das Licht in 1 Jahr zurücklegt. 1 S. J. = 0,3068 Parsec = 9,4605 1015 M. Physikalisches enzyklopädisches Wörterbuch. M.: Sowjetische Enzyklopädie. Chefredakteur A. M. Prochorow. ... ... Physikalische Enzyklopädie

LICHTJAHR, eine Einheit für die astronomische Entfernung, die der Entfernung entspricht, die das Licht im offenen Raum oder im VAKUUM in einem tropischen Jahr zurücklegt. Ein Lichtjahr entspricht 9.46071012 km ... Wissenschaftliches und technisches enzyklopädisches Wörterbuch

LICHTJAHR, eine in der Astronomie verwendete Längeneinheit: der Weg, den das Licht in 1 Jahr zurücklegt, d.h. 9,466 × 1012 km. Die Entfernung zum nächsten Stern (Proxima Centaur) beträgt ungefähr 4,3 Lichtjahre. Die am weitesten entfernten Sterne der Galaxie befinden sich auf ... ... Moderne Enzyklopädie

Eine Einheit der interstellaren Entfernung; der Weg, den das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 9,46 × 1012 km ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

Lichtjahr- LICHTJAHR, eine in der Astronomie verwendete Längeneinheit: der Weg, den das Licht in 1 Jahr zurücklegt, d. Kilometer 9.466´1012. Die Entfernung zum nächsten Stern (Proxima Centaur) beträgt ungefähr 4,3 Lichtjahre. Die am weitesten entfernten Sterne der Galaxie befinden sich auf ... ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

Eine nicht systemische Längeneinheit, die in der Astronomie verwendet wird. 1 Lichtjahr ist die Strecke, die Licht in 1 Jahr zurücklegt. 1 Lichtjahr entspricht 9,4605E + 12 km = 0,307 Stück ... Astronomisches Wörterbuch

Die Einheit der interstellaren Distanzen; der Weg, den das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 9,46 · 1012 km. * * * LIGHT YEAR LIGHT YEAR, Einheit für interstellare Entfernungen; der Weg, den das Licht in einem Jahr zurücklegt, also 9,46X1012 km ... enzyklopädisches Wörterbuch

Lichtjahr ist eine Entfernungseinheit, die dem Weg entspricht, den das Licht in einem Jahr zurücklegt. Ein Lichtjahr ist 0,3 Parsec ... Konzepte der modernen Naturwissenschaft. Glossar der Grundbegriffe

Lichtjahr- šviesmetis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Astronominis ilgio matavimo vienetas, lygus nuotoliui, kurį vakuume nusklinda šviesa pro 1 atogrąžinius metus. ymimas šm: 1 šm = 9,46073 · 10¹² km. atitikmenys: angl. hell…… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Lichtjahr- šviesmetis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Lichtjahr vok. Lichtjahr, n rus. Lichtjahr, m pran. année lumière, f ... Fizikos terminų žodynas

Bücher

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Obwohl sein Name dem Zeitintervall des Jahres ähnelt, misst das Jahr überhaupt keine Zeit, sondern die Entfernung. Dieses Gerät ist so konzipiert, dass es sehr groß ist.

Ein Lichtjahr ist eine Nicht-SI-Längeneinheit. Dies ist die Strecke, die Licht im Vakuum in einem Jahr zurücklegt (365,25 Tage oder 31.557.600 Sekunden).

Der Vergleich eines Lichtjahres mit einem Kalender wurde nach 1984 verwendet. Davor ist ein Lichtjahr die Strecke, die das Licht in einem tropischen Jahr zurücklegt.

Die Länge des tropischen Jahres hat keinen genauen Wert, da seine Berechnungen sich auf die Winkelgeschwindigkeit der Sonne beziehen und es dafür Variationen gibt. Für ein Lichtjahr wurde der Durchschnittswert genommen.

Der Berechnungsunterschied zwischen einem tropischen Lichtjahr und einem julianischen Lichtjahr beträgt 0,02 Prozent. Und da dieses Gerät nicht für hochpräzise Messungen verwendet wird, gibt es keinen praktischen Unterschied zwischen ihnen.

Lichtjahr als Länge wird in der populärwissenschaftlichen Literatur verwendet. In der Astronomie gibt es eine weitere nicht systemische Einheit zum Messen großer Entfernungen - Parsec. Die Parsec-Berechnung basiert auf dem durchschnittlichen Radius der Erdbahn. 1 Parsec entspricht 3,2616 Lichtjahren.

Berechnungen und Entfernungen

Die Berechnung eines Lichtjahres hängt direkt mit der Lichtgeschwindigkeit zusammen. Für Berechnungen in der Physik wird normalerweise mit 300.000.000 m / s angenommen. Der genaue Wert der Lichtgeschwindigkeit beträgt 299 792 458 m / s. Das heißt, 299.792.458 Meter sind nur eine Lichtsekunde!

Die Entfernung zum Mond beträgt ca. 384,4 Millionen Meter, was bedeutet, dass der Lichtstrahl in ca. 1,28 Sekunden die Mondoberfläche erreicht.

Die Entfernung von der Sonne zur Erde beträgt 149,6 Mrd. Daher trifft der Sonnenstrahl in etwas weniger als 7 Minuten auf die Erde.

Ein Jahr hat also 31.557.600 Sekunden. Multiplizieren wir diese Zahl mit einer Entfernung von einer Lichtsekunde, erhalten wir, dass ein Lichtjahr 9 460 730 472 580 800 Meter entspricht.

1 Million Lichtjahre entsprechen jeweils 9.460.730.472.580.800.000.000 Metern.

Nach groben Berechnungen von Astronomen beträgt der Durchmesser unserer Galaxie etwa 100.000 Lichtjahre. Das heißt, innerhalb der Grenzen unserer Galaxie können keine Entfernungen in Millionen von Lichtjahren gemessen werden. Solche Zahlen sind nützlich, um Entfernungen zwischen Galaxien zu messen.

Die der Erde am nächsten gelegene Galaxie, Andromeda, ist 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.

Bis heute ist die größte kosmische Entfernung von der Erde, die gemessen werden kann, die Entfernung zum Rand des beobachtbaren Universums. Es ist etwa 45 Milliarden Lichtjahre alt.

Wissen Sie, warum Astronomen keine Lichtjahre verwenden, um Entfernungen zu weit entfernten Objekten im Weltraum zu berechnen?

Ein Lichtjahr ist eine nicht systemische Maßeinheit für Entfernungen im Weltraum. Es wird häufig in populären Astronomiebüchern und Lehrbüchern verwendet. Trotzdem wird diese Zahl in der professionellen Astrophysik äußerst selten verwendet und wird oft verwendet, um Entfernungen zu nahen Objekten im Weltraum zu bestimmen. Der Grund dafür ist einfach: Wenn Sie die Entfernung in Lichtjahren zu weit entfernten Objekten im Universum bestimmen, wird die Zahl so groß, dass es unpraktisch und unpraktisch ist, sie für physikalische und mathematische Berechnungen zu verwenden. Daher verwendet die professionelle Astronomie anstelle eines Lichtjahres eine Maßeinheit wie, die bei komplexen mathematischen Berechnungen viel bequemer zu bedienen ist.

Begriffsdefinition

Die Definition des Begriffs "Lichtjahr" finden wir in jedem Lehrbuch der Astronomie. Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die ein Lichtstrahl in einem Erdenjahr zurücklegt. Eine solche Definition mag einen Laien zufrieden stellen, aber ein Experte für Kosmologie wird sie für unvollständig halten. Er wird feststellen, dass ein Lichtjahr nicht nur die Entfernung ist, die Licht in einem Jahr zurücklegt, sondern die Entfernung, die ein Lichtstrahl in 365,25 Erdentagen im Vakuum zurücklegt, ohne von Magnetfeldern beeinflusst zu werden.

Ein Lichtjahr entspricht 9,46 Billionen Kilometern. Dies ist genau die Strecke, die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt. Aber wie gelang es Astronomen, den Strahlengang so genau zu bestimmen? Darüber werden wir weiter unten sprechen.

Wie die Lichtgeschwindigkeit bestimmt wurde

In der Antike glaubte man, dass sich Licht im Universum augenblicklich ausbreitet. Ab dem 17. Jahrhundert begannen jedoch die Gelehrten daran zu zweifeln. Galileo war der erste, der die obige Aussage in Frage stellte. Er war es, der versuchte, die Zeit zu bestimmen, die ein Lichtstrahl benötigt, um eine Strecke von 8 km zurückzulegen. Aber aufgrund der Tatsache, dass ein solcher Abstand für einen Wert wie die Lichtgeschwindigkeit vernachlässigbar war, endete das Experiment mit einem Misserfolg.

Die erste große Veränderung in dieser Hinsicht war die Beobachtung des berühmten dänischen Astronomen Olaf Roemer. Im Jahr 1676 bemerkte er einen Unterschied in der Finsterniszeit in Abhängigkeit von der Annäherung und Entfernung der Erde zu ihnen im Weltraum. Roemer verband diese Beobachtung erfolgreich damit, dass das von ihnen reflektierte Licht umso länger braucht, um die Entfernung zu unserem Planeten zurückzulegen, je weiter sich die Erde entfernt.

Römer hat das Wesentliche dieser Tatsache genau erfasst, aber es gelang ihm nicht, den verlässlichen Wert der Lichtgeschwindigkeit zu berechnen. Seine Berechnungen waren falsch, weil er im 17. Jahrhundert keine genauen Daten über die Entfernung von der Erde zu anderen Planeten im Sonnensystem haben konnte. Diese Daten wurden etwas später ermittelt.

Weitere Fortschritte in der Erforschung und Definition von Lichtjahren

1728 berechnete der englische Astronom James Bradley, der den Effekt der Aberration in Sternen entdeckte, als erster die ungefähre Lichtgeschwindigkeit. Seinen Wert ermittelte er bei 301.000 km/s. Aber dieser Wert war ungenau. Ausgefeiltere Methoden zur Berechnung der Lichtgeschwindigkeit wurden ohne Berücksichtigung kosmischer Körper - auf der Erde - entwickelt.

Beobachtungen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum mit einem rotierenden Rad und einem Spiegel wurden von A. Fisot bzw. L. Foucault durchgeführt. Mit ihrer Hilfe ist es den Physikern gelungen, dem wahren Wert dieses Wertes näher zu kommen.

Genaue Lichtgeschwindigkeit

Wissenschaftler haben es erst im letzten Jahrhundert geschafft, die genaue Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen. Basierend auf Maxwells Theorie des Elektromagnetismus konnten die Wissenschaftler mit Hilfe moderner Lasertechnologie und Berechnungen, die um den Brechungsindex des Strahlenflusses in der Luft korrigiert wurden, den genauen Wert der Lichtgeschwindigkeit von 299 792.458 km / s berechnen. Astronomen verwenden diesen Wert immer noch. Außerdem war es schon eine Frage der Technik, die Tagesstunden, den Monat und das Jahr zu bestimmen. Durch einfache Berechnungen kommen Wissenschaftler auf 9,46 Billionen Kilometer – so lange würde ein Lichtstrahl brauchen, um die Erdumlaufbahn zu umrunden.

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Lichtjahr

Bei der Erforschung ihres Planeten benötigten die Menschen verschiedene Maßnahmen zur Messung von Entfernungen und Segmenten. Anfangs waren Längenmaße ungenau, da verschiedene Völker ihre eigenen Methoden zum Messen hatten. Erst 1791 führten Wissenschaftler aus Frankreich ein noch heute gebräuchliches Maß ein – Meter (von griechisch – „Maß“).
Aber zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts begannen die Menschen, sich der Erforschung des Weltraums zuzuwenden. Und die Tatsache, dass das Universum unglaubliche Entfernungen hat, erwies sich als ungeeignet, um so große Entfernungen zu messen. Es ist möglich, die Entfernung von unserem Planeten zum Mond oder zum Mars in Kilometern zu messen, aber wenn Sie die Entfernung zu anderen Planeten oder sogar Sternen messen, enthält die Zahl unglaublich viele Nullen.
Und dann beschlossen Wissenschaftler, den Begriff "Lichtjahre" einzuführen.

Wie viele Lichtjahre sind

In nur einer Sekunde legen die Lichtphotonen eine Länge von 300.000 km zurück. Ein Lichtjahr ist die Anzahl der Kilometer, die das Licht in 12 Monaten zurücklegt. In Kilometern wird es - 9 460 730 472 580,8 Kilometer ≈ 9,46 1015 sein.
Natürlich ist es bequemer, den Begriff "Lichtjahre" zu verwenden, als riesige Kilometer zu verwenden. Aber natürlich gibt es ungefähre Werte:
1 Lichtsekunde 300.000 Kilometer.
1 Lichtminute ≈ 18 Millionen Kilometer.
1 Lichtstunde ≈ 1.080.000.000 Kilometer.
1 Lichttag ≈ 26.000.000.000 Kilometer.
1 Lichtwoche ≈ 181.000.000.000 Kilometer.
1 Lichtmonat ≈ 790.000.000.000 Kilometer.

Wie viele?

Wir gehen davon aus, dass die Raumsonde mit der dritten kosmischen Geschwindigkeit (etwa 16,8 Kilometer pro Sekunde) fliegt, dann wird die Raumsonde in 18 Tausend Jahren um ein Lichtjahr fliegen. Und an unserer Galaxie, der Milchstraße, die einen Durchmesser von etwa hunderttausend Lichtjahren hat, wird das Schiff in fast 2 Milliarden Jahren vorbeifliegen!
Der sonnennächste Stern ist Proxima Centauri. Es liegt etwa vier Lichtjahre entfernt. In Kilometer gerechnet ist die Zahl sehr groß.
Aber wenn wir die Entfernung von Proxima Centauri zur nächsten Galaxie, dem Andromeda-Nebel, vergleichen, dann stellt sich heraus, dass der Stern sehr nah ist, da Andromeda zweieinhalb Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt ist. Die Raumsonde wird in 35 Milliarden Jahren dorthin fliegen können.

Wofür sind Lichtjahre noch nützlich?

Die Verwendung von Lichtjahren hilft zu verstehen, wo im Universum Sie versuchen können, intelligente Zivilisationen zu finden. So ermitteln Wissenschaftler, wo es sinnvoll ist, Funksignale zu senden und wo nicht.
Wie es funktioniert: Die Lichtgeschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit eines Funksignals, und es stellt sich heraus, dass es völlig nutzlos ist, Nachrichten dorthin zu senden, wo sie in Tausenden oder sogar Milliarden von Jahren ankommen. Es ist sinnvoll, über das gesendete Signal nach "Nachbarn" zu suchen, die mindestens während eines Menschenlebens bestehen bleiben.

Wie viele Erdjahre sind Lichtjahre?

Es ist grundsätzlich ein Irrglaube, dass dieser Begriff die Zeit misst. Ein Lichtjahr hat nichts mit der Erdzeit zu tun und ist in keiner Weise damit verbunden. Es gibt nur ein Maß für die Entfernung an, die Licht in einem Jahr auf der Erde zurücklegt.