Сколько световых минут от земли до солнца. Как долго свет идет до Земли
LiveInternetLiveInternet
Вселенная ОГРОМНА. До ближайшей к нам звезды, проксимы Центавра, лететь больше 4-х лет со скоростью света, а с нынешними космическими аппаратами — сотни тысяч лет. А вот ближайшая галактика расположена всего-то в 2,52 миллионах световых лет от нас. На наших кораблях время полета до нее будет больше возраста всей вселенной (около 14 миллиардов лет) 
Итак, что же такое скорость света и с чем ее едят?
Скорость света — это, прежде всего, самая большая известная науке скорость. На данный момент нет ничего, что могло бы двигаться быстрее скорости света.
Определение скорости света звучит следующим образом:
Скорость — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. Традиционно обозначается латинской буквой «c
» (произносится как [цэ]). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная , не зависящая от выбора инерциальной системы отсчета . Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.
Сегодня доказано, что со скоростью света могут двигаться только 3 вещи:
1) Собственно свет
2) Радиоволны, рентгеновские лучи
3) Гравитационные волны
Так какова же скорость света? В зависимости от среды, скорость света может быть различной. К примеру в вакууме она равна 1 079 252 848,8 км/ч или примерно 300 000 километров в секунду. Чтобы понять, насколько это быстро, приведу следующие примеры,:
от Земли до Луны свет доходит чуть больше, чем за 1 секунду (1,255 сек), а от солнца до Земли — чуть больше, чем за 8 минут. То есть если солнце вдруг прямо сейчас исчезнет, мы не будем знать об этом целых 8 минут
На анимированном рисунке наглядно показано, сколько времени нужно лучу света, чтобы достичь луны:
Но, если скорость света — это предел скорости, то как же нам в будущем долететь до удаленных галактик и прочих интересных объектов? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к Теории Относительности того самого Ейнштейна. Одной из важнейших особенностей этой теории является неделимость пространства и времени. То есть, пространство и время — это не какие-то разные, независимые среды, а одна, единая система, называемая «пространство-время«. Подймайте сами, для того, чтобы назначить встречу с кем-либо, что нужно сообщить этому человеку? Верно, место в пространстве. Но только этого недостаточно, нужно сообщить еще и время, чтобы успешно пересечся.
Более того, та же теория относительности, а также многочисленные эксперименты доказали странную закономерность: чем выше скорость, тем медленнее течет время. То есть, теоретически, первым способом преодоления огромнных космических расстояний может стать т.н. гибернация, т.е. ввод человека в состояние сна на несколько лет на световой скорости. Опять же теоретически, человек не должен существенно состариться по достижении пункта назначения.
Еще одна интересная особенность пространства-времени — это то, что оно буквально прогибается под тяжелыми объектами, такими как звезды, планеты, галактики и прочие. Трудно представить? Взгляните на рисунки:
Сетка — это пространство-время. Земля — это Земля :). Как видно по рисунку, пространство-время как бы прогибается под тяжестью земли. На втором рисунке показано искажение пространства-времени черной дырой. Почуствуй разницу, что называется
То есть, теоритически можно найти способ согнуть пространство так, чтобы сократить общее расстояние между пункатами. Хорошим примером является так называемая кротовая нора:
Думаю, что картинка отлична показывает суть и не буду подробно все расписывать. Скажу лишь, что кротовые норы не отрицаются теорией относительности. Однако, очевидно, что даже если нам когда-нибудь и удастся создать такую нору, она будет крайне нестабильной и моментально схлопнется. Но надежда умирает последней
Я лично считаю, что нам не удастся найти способ путешествий на космические расстояния в ближайшие пару тысяч лет. Однако, современная физика не отрицает подобные возможности, что уже хорошо!
Можно ли спасти Землю, передвинув ее подальше от Солнца?
Однажды в будущем океаны Земли вскипят, уничтожая всю жизнь на поверхности планеты, и сделают ее совершенно непригодной для жизни. Это глобальное потепление в некотором смысле неотвратимо: постепенное потепление, которое испытывает Солнце, происходит за счет постепенного выгорания топлива внутри светила. Однако есть способ сохранить Землю обитаемой, если мы разработаем долгосрочное решение: миграция всей Земли. Возможно ли это?
Нам нужно выяснить, насколько жарко станет и насколько быстро это произойдет, чтобы передвинуть Землю в темпе.
Способ, которым любая звезда получает свою энергию, заключается в сплавлении более легких элементов в более тяжелые в ядре. Наше Солнце, в частности, синтезирует гелий из водорода в регионах, где температура ядра превышает 4 000 000 градусов. Чем горячее, тем быстрее скорость синтеза; в самом сердце ядра температура достигает 15 000 000 градусов. Эта скорость почти всегда постоянная. За долгое время процентное соотношение водорода к гелию меняется, и внутренняя часть нагревается чуть сильнее за миллиарды лет. И когда происходит разогрев, мы наблюдаем следующее:
- светимость увеличивается — больше энергии излучается со временем
- светило слегка увеличивается в размерах, радиус увеличивается на несколько процентов за каждый миллиард лет
- его температура остается почти всегда постоянной, меняясь менее чем на 1% за миллиард лет.
Все это сводится к одному неудобному факту: количество энергии, которая достигает Земли, медленно растет со временем. За каждые 110 миллионов лет солнечная светимость увеличивается примерно на 1%. Это означает, что энергия, достигающая Земли, также увеличивается на 1% примерно за то же время. Когда Земля была на четыре миллиарда лет моложе, наша планета получала 70% от энергии, которую получает сегодня. И через еще один-два миллиарда лет, если мы ничего не сделаем, на Земле образуются существенные проблемы. В какой-то момент температура на поверхности поднимется до 100 градусов по Цельсию. То есть океаны испарятся.
Как нам это смягчить? Есть несколько возможных решений:
- Мы можем установить ряд больших отражателей в точке Лагранжа L1, чтобы не давать части света достигать Земли.
- Мы можем изменить при помощи геоинженерии атмосферу/альбедо нашей планеты, чтобы она отражала больше света и поглощала меньше.
- Мы можем избавить планету от парникового эффекта, убрав молекулы метана и диоксида углерода из атмосферы.
- Мы можем покинуть Землю и сосредоточиться на терраформировании внешних миров вроде Марса.
В теории все может сработать, но потребует колоссальных усилий и поддержки.
Однако решение о миграции Земли на удаленную орбиту может стать окончательным. И хотя нам придется постоянно уводить планету с орбиты, чтобы поддерживать температуру постоянной, на это уйдут сотни миллионов лет. Чтобы компенсировать эффект 1% увеличения светимости Солнца, нужно отвести Землю на 0,5% расстояния от Солнца; чтобы компенсировать увеличение в 20% (то есть за 2 миллиарда лет), нужно отвести Землю на 9,5% дальше. Земля будет уже не в 149 600 000 км от Солнца, а в 164 000 000 км.
Расстояние от Земли до Солнца не сильно изменилось за последние 4,5 миллиарда лет. Но если Солнце будет нагреваться и мы не хотим, чтобы Земля поджарилась окончательно, нам придется серьезно рассмотреть возможность миграции планеты.
На это нужно много энергии! Сдвинуть Землю — все ее шесть септиллионов килограммов (6 х 1024) — подальше от Солнца — значит существенно изменить наши орбитальные параметры. Если мы отведем планету от Солнца на 164 000 000 км, будут заметны очевидные различия:
- Земля будет совершать оборот вокруг Солнца на 14,6% дольше
- для поддержания стабильной орбиты, наша орбитальная скорость должна упасть с 30 км/с до 28,5 км/с
- если период вращения Земли останется прежним (24 часа), в году будет не 365, а 418 дней
- Солнце будет намного меньше в небе — на 10% — а приливы, вызванные Солнцем, будут слабее на несколько сантиметров
Если Солнце раздуется в размерах, а Земля отдалится от него, два этих эффекта не совсем компенсируются; Солнце будет казаться меньше с Земли
Но для того, чтобы вывести Землю так далеко, нам нужно произвести очень большие энергетические изменения: нам нужно будет изменить гравитационную потенциальную энергию системы Солнце — Земля. Даже принимая во внимание все остальные факторы, включая замедление движения Земли вокруг Солнца, нам придется изменить орбитальную энергию Земли на 4,7 х 1035 джоулей, что эквивалентно 1,3 х 1020 тераватт-часов: в 1015 раз больше ежегодных затрат энергии, которые несет человечество. Можно было бы подумать, что через два миллиарда лет они будут другими, так и есть, но не сильно. Нам понадобится в 500 000 раз больше энергии, чем человечество генерирует сегодня во всем мире, и все это уйдет на передвижение Земли в безопасное место.
Скорость, с которой планеты обращаются вокруг Солнца, зависит от их расстояния до Солнца. Медленная миграция Земли на 9,5% расстояния не нарушит орбиты других планет.
Технологии — это не самый сложный вопрос. Сложный вопрос куда более фундаментальный: как мы получим всю эту энергию? В реальности есть только одно место, которое удовлетворит наши потребности: это само Солнце. В настоящее время Земля получает около 1500 Вт энергии на квадратный метр от Солнца. Чтобы получить достаточную мощность для миграции Земли за нужный промежуток времени, нам придется построить массив (в космосе), который соберет 4,7 х 1035 джоулей энергии, равномерно, за 2 миллиарда лет. Это значит, что нам нужен массив площадью 5 х 1015 квадратных метров (и 100% эффективностью), что эквивалентно всей площади десяти планет, как наша.
Концепция космической солнечной энергии разрабатывается уже давно, но никто пока не представлял себе массив солнечных элементов размером в 5 миллиардов квадратных километров.
Поэтому чтобы перевезти Землю на безопасную орбиту подальше, понадобится солнечная панель в 5 миллиардов квадратных километров 100-процентной эффективности, вся энергия которой будет уходить на выталкивание Земли на другую орбиту в течение 2 миллиардов лет. Возможно ли это физически? Абсолютно. С современными технологиями? Вообще никак. Возможно ли это практически? С тем, что мы знаем сейчас, почти наверняка нет. Перетащить целую планету сложно по двум причинам: во-первых, из-за силы гравитационного притяжения Солнца и из-за массивности Земли. Но мы имеем именно такое Солнце и такую Землю, а Солнце будет нагреваться вне зависимости от наших деяний. Пока мы не придумаем, как собрать и использовать такое количество энергии, нам будут нужны другие стратегии.
Как долго свет идет до Земли? За сколько времени солнечный свет летит до земли.
Если знать скорость, с которой «летит» свет, и расстояние от Солнца до Земли, то вычислить время, за которое он преодолевает такое расстояние, не составит труда.
Скорость света нам известна из школьного курса физики
– примерно 300000 км/с, а если более точно – то 299792458 м/с. Но приближенного значения для большинства расчетов вполне достаточно.
Расстояние от Солнца до Земли тоже известно, но уже из школьного курса астрономии – примерно 150 миллионов километров. Это расстояние, кстати, принято за стандартную меру длины и называется астрономической единицей. Конечно, в космических масштабах это очень мелкая величина, но в пределах Солнечной системы вполне полезная.
Итак, делим расстояние на скорость, и получаем время «полета» света от Солнца до Земли – 8 минут и 19 секунд. Всего – навсего! 150 миллионов километров свет преодолевает за какие – то минуты! Но это потому, что расстояние не слишком большое…
А за какое время свет достигает Земли от других объектов?
Это тоже очень интересный вопрос. В астрономии даже введена еще одна единица для измерения расстояний – световой год. Это расстояние, которое проходит свет в вакууме – космическом пространстве, за стандартный год. Расстояние это вычислено и равняется 9 460 730 472 580 800 метров, или более 63 тысяч астрономических единиц. Конечно, существуют и другие единицы – световая секунда, световая минута, световой час и прочие – расстояние, которое проходит световой луч за соответствующий промежуток времени. Даже световой век можно посчитать…
Итак, от Луны до Земли свет доходит примерно за 1.2 секунды. Кстати, радиоволны распространяются тоже со скоростью света, поэтому можно представить трудности в управлении «Луноходом», когда сигнал приходит и уходит с задержкой. Еще труднее управлять более далекими межпланетными аппаратами – там задержки составляют минуты, а то и часы.
От Солнца до Плутона свет доходит за 5 часов, но там вовсе не край Солнечной системы. Дальше есть еще так называемое облако Оорта из множества астероидов и прочих обломков. До внешнего края этого облака свет «летит» целых полтора года. Но пределы гравитационного влияния Солнца еще шире – целых полтора световых года. Это просто немыслимое расстояние, которое люди преодолеют еще очень не скоро.
Кстати, ближайшая к нам звезда – Проксима Центавра, находится на расстоянии в более чем 4 световых лет,
и хотя она несколько меньше нашего Солнца, зато входит в кратную систему из нескольких звезд, и их общая масса вполне солидная. Это значит, что их гравитационное воздействие простирается также не менее чем на 2 световых года, то есть наше Солнце и «их Солнца» взаимодействуют, практически «держатся за руки». Вот вам и прямое влияние звезд…
Вообще, то, что свет не распространяется мгновенно, создает интересные явления. Например, известная всем Полярная звезда находится от нас дальше, чем 400 световых лет. Мы видим свет, который она испустила во времена Колумба! И это еще довольно близко…
Эти громадные расстояния – практически мелочь по сравнению с галактическими масштабами. Например, свет от центра нашей Галактики до нас идет примерно 30 тысяч лет. А от ближайшего «соседа» — гигантской галактики Андромеды М31 – 2.5 миллионов лет. И это от «соседа»!
Самое гигантское образование во Вселенной – Великая стена Слоуна, представляет собой «стену» из галактик, огромное их скопление. Этот объект в длину тянется в 1.37 миллиардов световых лет, а от нас находится на расстоянии в миллиард световых лет, то есть свет от него до нас идет миллиард лет!
И, наконец, от края Вселенной свет до нас «летит» более 13 миллиардов лет. А дальше уже ничего нет… А может, и есть, но этого нам, видимо, никогда не узнать…
> > > Как долго солнечный свет добирается к Земле?
— сколько времени солнечный свет идет от Солнца к Земле: описание орбиты Земли на фото, расстояние и место третьей планеты в Солнечной системе.
Кажется странным, потому что все думают, что Солнце просто светит и все происходит как бы мгновенно. Солнечные лучи перемещаются к нам на световой скорости и движутся в вакуумной среде. Если коротко, то на весь путь уходит 8 минут и 20 секунд. Да, ирония в том, что если наша звезда куда-то внезапно денется, то до нас дойдет только через 8 минут.
Понимание скорости света важно в астрономии, поэтому обратимся к математике. Расстояние от Земли к Солнцу составляет 150 миллионов км, а скорость движения света – 300000 км/с. Делим и получаем указанное время. Но это среднее число.
Давайте вспомним также, что наша планета вращается по эллиптическому орбитальному пути и удаленность меняется на 147-152 миллионов км. Тогда при максимальном сближении скорость составит 490 секунд, а на удаленности – 507 секунд. Но дальше еще интереснее.
Внутри солнечного ядра происходит слияние, что приводит к формированию фотонов. Все начинается в виде гамма-лучей, которые множество раз поглощаются звездой, путешествуют внутри нее и лишь потом прорываются к поверхности. Но удивительнее всего то, что фактически свет, который доходит к вам, был создан десятки тысяч лет назад! Ему удалось вырваться и за 8 минут наконец-то добраться к вам.
Да, когда вы смотрите в пространство, то буквально повсюду видите следы прошлого. Отраженный лунный свет движется к нам секунду. А вот у Альфа Центавры уходит больше 4 лет. А теперь вспомните о звездах в других галактиках, которые тратят миллионы лет, чтобы мы просто увидели их прекрасное свечение.
Давайте посмотрим с другой стороны. Если есть разумные пришельцы, которые сейчас рассматривают нашу планету, то они увидят лишь динозавров. Вот почему скорость света важна для ученых и космологов.
Сколько времени необходимо солнечному свету, чтобы достигнуть Земли? Очевидно, что солнечный свет распространяется со скоростью света. Фотонам, испускаемым с поверхности Солнца необходимо некоторое время, чтобы пройти сквозь космический вакуум и достичь наших глаз. В среднем солнечный свет проходит расстояние от Солнца до Земли за 8 минут и 20 секунд. Если бы Солнце вдруг внезапно исчезло из нашей Вселенной, то у вас было бы чуть больше 8 минут, прежде чем вы заметили бы неладное.
Как же получаются эти 8 минут 20 секунд? Мы вращаемся вокруг Солнца на расстоянии около 150 миллионов километров. Свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду. Разделив одно на другое, получим 500 секунд, или 8 минут и 20 секунд. Полученное время является средним, поскольку Земля движется по эллиптической орбите вокруг Солнца. Наименьшее расстояние составляет 147 миллионов километров, а наибольшее — 152 миллиона километров. В ближайшей точке свет достигает Земли за 490 секунд, в то время как в наиболее удаленной точке свету необходимо 507 секунд.
Все становится гораздо интереснее, если рассмотреть путешествие фотонов внутри Солнца. Вы, наверное, знаете, что фотоны образуются в результате термоядерных реакций внутри ядра Солнца. Эти фотоны испускаются и поглощаются в лучистой зоне звезды бесчисленное количество раз, прежде чем они, наконец, достигнут поверхности. В конечном счете, фотоны, которые попадают вам в глаза, на самом деле были созданы десятки тысяч лет назад. Так что дорога до Земли, занимающая чуть более 8 минут, является лишь мгновением в жизни фотона.
Из всего этого, становится понятно, что глядя в космос вы смотрите в прошлое. Свет с ближайшей к нам звезды Альфа Центавры идет к нам около 4 лет, поэтому глядя на эту звезду, мы на самом деле видим то, как она выглядела 4 года назад. А ведь есть галактики, располагающиеся в миллионах световых лет от нас. Если вдруг в одной из таких галактик есть цивилизация с высокоразвитыми технологиями, то они могут даже наблюдать динозавров, бродящих по поверхности нашей планеты.
Источник