Жарық жылы дегеніміз не?
Астрономияға келгенде, қашықтықты елестету ең қиын нәрселердің бірі. Қалааралық саяхаттан айырмашылығы, оны километрмен өлшеуге болады, жұлдыздар мен галактикалар арасындағы қашықтық соншалықты үлкен, сондықтан біз Жерде әдетте қолданатын бірліктер практикалық емес. Сондықтан ғалымдар ғарыштық масштабтарды сипаттау үшін арнайы қашықтық бірліктерін пайдаланады, олардың бірі - жарық жылы. Сонымен, жарық жылы дегеніміз не, ол не үшін қолданылады және оны қалай түсінуге болады? Бұл мақалада бұлар егжей-тегжейлі талқыланады.
Жарық жылының анықтамасы
Жарық жылы - уақыт емес, қашықтық бірлігі. Ол жарықтың вакуумда бір жылда жүріп өтетін қашықтығы ретінде анықталады. Өте жоғары жылдамдықпен жүретін жарық - ғаламдағы қашықтықтарды өлшеу үшін пайдалы «сызғыш».
Көптеген адамдар «жарық жылы» уақыт ұзақтығын білдіреді деп қателеседі. Бұл шатасуды түсінуге болады, себебі «жыл» сөзі күнтізбемен синоним болып табылады. Дегенмен, бұл терминде «жыл» жарықтың сапарының ұзақтығын көрсету үшін қолданылады, ал нәтижесінде сол уақыт ішінде жүріп өткен қашықтық пайда болады.
Жарық жылдамдығы негіз ретінде
Жарық жылын түсіну үшін жарық жылдамдығын білуіміз керек. Вакуумда жарық шамамен келесі жылдамдықпен таралады:
Секундына 299 792 458 метр
немесе секундына шамамен 300 000 шақырым.
Бұл бір секундта жарық Жерді жеті реттен артық айналып өте алатынын білдіреді (Жердің шеңбері шамамен 40 075 км). Бұл жылдамдық қазіргі физикадағы ең маңызды тұрақтылардың бірі болып табылады, себебі ол салыстырмалылық теориясына сәйкес ақпарат пен энергия жылдамдығының шегін белгілейді.
Жарық жылы қаншалықты үлкен?
Бір жарық жылының мәнін табу үшін жарық жылдамдығын бір жылдағы секундтар санына көбейтеміз.
Бір жыл (шамамен) мыналарды қамтиды:
365 күн × 24 сағат × 60 минут × 60 секунд = 31 536 000 секунд.
Сонымен, жарық жылының қашықтығы шамамен:
300 000 км/секунд × 31 536 000 секунд = 9 460 800 000 000 км.
Сонымен, 1 жарық жылы ≈ 9,46 триллион шақырым.
Бұл сан соншалықты үлкен, оны түсіну қиын. Салыстыру үшін, Жерден Күнге дейінгі орташа қашықтық «тек» шамамен 150 миллион км құрайды. Бұл бір жарық жылы Жер мен Күн арасындағы қашықтықтың шамамен 63 000 есесінен астамына тең екенін білдіреді.
Неліктен жарық жылдарын пайдалану керек?
Жарық жылдарын пайдаланудың негізгі себебі - практикалық. Егер ғарыштық нысандар арасындағы қашықтық километрмен көрсетілсе, сандар өте ұзын және ауыр болар еді.
Мысалы, Проксима Центавр жұлдызы (Күннің өзінен кейін Күнге ең жақын жұлдыз) шамамен 4,24 жарық жылы қашықтықта орналасқан. Километрмен өрнектелгенде, бұл шамамен 40 триллион км. Қашықтықты триллион километрмен оқу және салыстыру тиімсіз екені анық.
Жарық жылы бірлігімен астрономдар оңайырақ:
1. Жұлдызаралық қашықтықтарды хабарлау.
2. Әлемдегі нысандар арасындағы масштабты салыстыру.
3. Қашықтықты қызықты тұжырымдамамен байланыстырыңыз: жеңіл саяхат уақыты.
Жарық жылдары және «өткенді көру»
Адамдарды жиі таң қалдыратын қызықты факт бар: алыстағы аспан денелеріне қараған кезде, біз шын мәнінде уақытқа қараймыз. Себебі жарық көзімізге жету үшін уақыт алады.
Мысалы:
– Күн Жерден шамамен 8 жарық минуттық қашықтықта орналасқан. Бұл дегеніміз, біз қазір көріп отырған күн сәулесі 8 минут бұрынғы Күннің көрінісімен бірдей.
– Проксима Центавр бізден 4,24 жарық жылы қашықтықта орналасқан. Сонымен, біз жұлдызды 4,24 жыл бұрынғыдай көреміз.
– Андромеда галактикасы шамамен 2,5 миллион жарық жылы қашықтықта орналасқан. Бұл дегеніміз, біз бүгінде алатын жарық Жерде қазіргі адамзат өркениеті болмаған кезде пайда болған.
Сондықтан телескоптар белгілі бір мағынада «уақыт машиналары» сияқты жұмыс істейді: бақыланатын нысан неғұрлым алыс болса, біз көретін жарық соғұрлым ескі болады.
Жарық жылы парсекпен бірдей ме?
Жарық жылынан басқа, астрономдар парсек деп аталатын тағы бір өлшем бірлігін де жиі пайдаланады. Екеуі де қашықтық бірліктері, бірақ олар әртүрлі ұғымдардан шыққан.
– Жарық жылы: жарықтың бір жылда жүріп өтетін қашықтығына негізделген.
– Парсек: параллакс (Жер орбитасынан шолу бұрышының өзгеруіне байланысты көрінетін позицияның ығысуы) арқылы жұлдыздардың орнын өлшеу әдісіне негізделген.
Екеуінің арасындағы байланыс:
– 1 парсек ≈ 3,26 жарық жылы.
Парсектер ғылыми басылымдарда кеңінен қолданылады, себебі олар астрономиялық өлшеу әдістеріне сәйкес келеді. Дегенмен, жарық жылы қарапайым халық арасында кеңінен танымал, себебі олар түсінікті болып естіледі.
Жарық жылдарын пайдаланып қашықтықты есептеу мысалы
Мұны контекстке келтіру үшін жарық жылдарындағы қашықтықтардың бірнеше мысалдарын келтірейік:
1. Күн жүйесіне ең жақын жұлдыз (Proxima Centauri): шамамен 4,24 жарық жылы қашықтықта.
2. Құс жолы галактикасының орталығы: шамамен 26 000 жарық жылы.
3. Құс жолы галактикасының диаметрі: шамамен 100 000–120 000 жарық жылы.
4. Андромеда галактикасы: шамамен 2,5 миллион жарық жылы.
5. Қазіргі заманғы телескоптармен бақыланатын ең алыс галактикалар миллиардтаған жарық жылы қашықтықта болуы мүмкін.
Бұл мысал арқылы жарық жылдары ғарыштық қашықтықтарды айтуға «қонымды» ететінін көруге болады.
Жарық әрқашан бірдей жылдамдықпен тарала ма?
Жарық жылының анықтамасы вакуумда жарықтың таралуын білдіреді. Су, шыны немесе атмосфера сияқты орталарда жарық жылдамдығы материямен өзара әрекеттесуге байланысты төмендейді. Дегенмен, жұлдызаралық қашықтықтар үшін - олар көбінесе өте бос кеңістікте - вакуумдағы жарық жылдамдығы ең жақсы жуықтау болып табылады.
Екінші жағынан, қазіргі космологияда ғаламның кеңеюі сияқты құбылыстар өте үлкен масштабты қашықтықтарды талқылауды қиындатады. Өте алыс нысандар үшін астрономдар кейде «келу қашықтығы» немесе «кері қарау уақыты» сияқты балама қашықтық ұғымдарын пайдаланады. Соған қарамастан, жарық жылы интуитивті көрініс ретінде пайдалы болып қала береді.
Қорытынды
Сонымен, жарық жылы - жарықтың вакуумда бір жылда қанша қашықтыққа таралатынын көрсететін қашықтық бірлігі. Оның мәні шамамен 9,46 триллион километрді құрайды. Бұл бірлік жұлдыздар мен галактикалар арасындағы қашықтықты түсіндіруде өте пайдалы, егер бұл қашықтықты кәдімгі километрмен жазсақ, ақылға сыйымсыз болар еді. Сонымен қатар, жарық жылы алыс нысандарды қарау олардың өткен жағдайларын қарау дегенді білдіретіні туралы қызықты түсінік береді, себебі жарық бізге жету үшін уақыт алады.
Жарық жылының нені білдіретінін түсіну арқылы біз жаңа өлшем бірлігімен танысып қана қоймай, сонымен қатар ғаламның кеңдігін және ондағы өзіміздің маңызды еместігімізді түсіне бастаймыз — бұл көзқарас астрономияны соншалықты қызықты етеді.
