Rok świetlny. Ile to km? Dlaczego wprowadzono jego definicję w obliczeniach?

Na potrzeby uproszczenia obliczeń powiązanych z ogromnymi odległościami, z jakimi mamy do czynienia w przestrzeni kosmicznej, wprowadzono do słowników pojęć astronomicznych definicję lat świetlnych. Rok świetlny (z ang. light year, skrót ly) to zatem odległość, jaką światło pokonuje w ciągu jednego roku kalendarzowego. Światło w próżni międzygwiezdnej porusza się z prędkością bliską 300 tysięcy km/s (dokładnie 299 792.458 km/s).

Przeliczanie roku świetlnego

Ile to kilometrów?

• 1 rok świetlny – ~ 9.46 x 10¹² km
• 4.22 lata świetlne (dystans do Proxima Centauri) – ~ 3.99 x 10¹³ km
• 8.611 lat świetlnych (odległość od Syriusza) – ~ 8.15 x 10¹³ km
• 105 700 lat świetlnych (średnica Drogi Mlecznej) – ~ 10¹⁸ km

Ile to jednostek astronomicznych?

• 1 rok świetlny – ~ 63 241 AU
• 4.22 lata świetlne – ~ 266 877 AU
• 8.611 lat świetlnych – ~ 544 569 AU
• 105 700 lat świetlnych – ~ 6 684 581 848 AU

Ile to parseków?

• 1 rok świetlny – ~ 0.3066 pc
• 4.22 lata świetlne – ~ 1.2939 pc
• 8.611 lat świetlnych – ~ 2.6401 pc
• 105 700 lat świetlnych – ~ 32 407.7673 pc

Powinno również zainteresować …

• Parsek
• Podstawowe jednostki wykorzystywane do oszacowania kosmicznych odległości między obiektami

Odległości w najbliższym otoczeniu kosmicznym w przeliczeniu na lata świetlne

• Średnia odległość Ziemi od Księżyca wynosi około 384 tysiące km, zatem światło pokonuje ten dystans w około 1.3 sekundy. Dla porównania:
  Jeżeli będziemy poruszali się samochodem z prędkością średnią równą 100 km/h, to w ciągu doby pokonamy 2400 km (zakładamy, że podróż odbywa się bez przerw). Chcąc zatem pokonać drogę równą odległości naszej planety od Srebrnego Globu musielibyśmy podróżować aż 160 dni!
• W ciągu 3 minut i 2 sekund światło dociera z Ziemi do Merkurego, oddalonego o 54.6 mln km. Podróż autem zajęłaby nam 22 750 dni (przy zakładanej prędkości 100 km/h), czyli około 62 lata!
• Średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi w przybliżeniu 150 mln km, którą światło pokona w czasie 8 minut i 20 sekund. Zakładając identyczne warunki jak powyżej (podróż autem ze średnią prędkością 100 km/h, bez odpoczynku) pokonalibyśmy ten dystans w ciągu 62 500 dni, co daje ponad 170 lat!
• Najdalej położoną planetą od Ziemi w naszym Układzie Słonecznym jest oczywiście Neptun, oddalony średnio o 4.35 mld km (światło dotrze tam z naszej planety w nieco ponad 4 godziny). Samochodem pokonalibyśmy ten dystans w 1 812 500 dni, czyli w nieco ponad 4 962 lata!
• Podróż z prędkością światła na sam kraniec naszego Układu Słonecznego (do najdalszych zakątków Obłoku Oorta, zbioru uśpionych komet) zajęłaby około 1.87 roku. Gdybyśmy chcieli pokonać ten dystans samochodem, to dotarlibyśmy na miejsce w czasie 7 375 000 000 dni = ~ 20 191 650 lat (odległość ~ 17 700 000 000 000 km)!
• Znajdująca się najbliżej naszej planety gwiazda to Proxima Centauri, do której światło dociera w ciągu 4.22 lat. Podróż samochodem na taką odległość (prawie 40 000 000 000 000 km), przy zachowaniu powyższych warunków prędkości i ciągłości, zajęłaby w tym przypadku 16 635 117 748 dni, czyli 45 544 470 lat!

Powinno również zainteresować …

• Dane z Kosmicznego Teleskopu Keplera ujawniły nową egzoplanetę bliską Ziemi
• Kosmiczny Teleskop Keplera i jego odkrycia w trakcie 9-letniej misji

Lata świetlne od egzoplanet w Drodze Mlecznej

Świadomość ogromu przestrzeni kosmicznej zaczyna nabierać kształtu, gdy rozszerzymy swoje obserwacje i porównamy odległości między obiektami w Drodze Mlecznej. Nasza galaktyka jest grawitacyjnie związanym zbiorem gwiazd, spiralnym tworem. Opierając się na najgłębszych obrazach uzyskanych do tej pory, jest to jedna z około 2 bilionów galaktyk w obserwowalnym Wszechświecie.

Grupy galaktyk łączą się w gromady galaktyk, a te w supergromady – przeplatane ciemnymi pustkami i nadające całości rodzaj pajęczej struktury. Droga Mleczna zawiera prawdopodobnie od 100 do 400 miliardów gwiazd, a jej średnica wynosi około 105.7 tysięcy lat świetlnych. Jeżeli natomiast porównamy jej rozmiar z innymi galaktykami, to np. nasz najbliższy sąsiad Andromeda ma szerokość około 220 tysięcy lat świetlnych, a chociażby galaktyka IC 1101 – aż 4 mln lat świetlnych.

Opierając się na obserwacjach przeprowadzonych przez należący do NASA Kosmiczny Teleskop Keplera zakłada się, że każda gwiazda widoczna na niebie prawdopodobnie zawiera orbitującą wokół siebie co najmniej jedną planetę, z licznym występowaniem układów wielu planet. W samej Drodze Mlecznej, składającej się z setek miliardów gwiazd, liczba planet może sięgać bilionów. Liczba potwierdzonych detekcji egzoplanet (dokonanych przez Keplera i inne teleskopy, zarówno w przestrzeni kosmicznej, jak i na Ziemi) wynosi obecnie ponad 4 tysiące – a to wszystko na podstawie obserwacji jedynie niewielkich wycinków naszej galaktyki. Wiele z nich to małe, skaliste światy, które potencjalnie mogą mieć temperaturę odpowiednią do gromadzenia się wody w stanie ciekłym na ich powierzchniach.

Najbliższą znaną egzoplanetą jest mała, prawdopodobnie skalista planeta krążąca wokół Proxima Centauri – gwiazdy znajdującej się najbliżej Ziemi (planeta pozasłoneczna Proxima d). Znajduje się ona w odległości nieco ponad czterech lat świetlnych.

Z kolei system TRAPPIST-1 składa się z siedmiu planet, wszystkie mniej więcej wielkości Ziemi, krążących wokół czerwonego karła oddalonego o około 40 lat świetlnych od nas. Najprawdopodobniej są one skaliste, a cztery z nich znajdują się w tzw. ekosferze („strefie zamieszkiwalnej”) – odległości orbitalnej pozwalającej na potencjalne występowanie wody w stanie ciekłym na ich powierzchni. Już samo modelowanie komputerowe pokazuje, że niektóre z nich mają duże szanse na bycie wodnymi lub lodowymi światami. W ciągu najbliższych kilku lat możemy dowiedzieć się, czy mają one atmosferę lub czy na ich powierzchni występują oceany.

Jedną z najodleglejszych znanych nam egzoplanet w Drodze Mlecznej jest Kepler-443b. Podróżując z prędkością światła, dotarcie tam zajęłoby 3 tysiące lat. Jadąc autem z prędkością 100 km/h bez przerwy dotarlibyśmy do niej w ciągu 28 mld lat.