Ani-lumină în astronomie

În astronomie, avem de-a face cu distanțele la o scară la care poate nu te-ai gândit niciodată până acum, cu numere mai mari decât cele pe care le-ai fi folosit în mod obișnuit. Adoptăm două abordări care facilitează un pic tratarea numerelor astronomice. În primul rând, folosim un sistem de scriere a numerelor mari și mici numit notație științifică (sau uneori notație cu puteri de zece). Acest sistem este foarte atrăgător pentru că elimină multele zerouri care pot părea copleșitoare pentru cititor. În notație științifică, dacă doriți să scrieți un număr precum 500.000.000, îl exprimați ca 5×10⁸. Micul număr de după 10, numit exponent, ține evidența numărului de locuri în care a trebuit să mutăm punctul zecimal la stânga pentru a converti 500.000.000 în 5. Dacă întâlniți acest sistem pentru prima dată sau doriți o actualizare, vă sugerăm să consultați Anexa C și Exemplul 1.1 pentru mai multe informații. Al doilea mod în care încercăm să păstrăm numerele simple este să folosim un set consistent de unități – Sistemul Internațional de Unități metric, sau SI (din limba franceză Système International d’Unités). Sistemul metric este rezumat în Anexa D (vezi Exemplul 1.2).

O unitate comună pe care o folosesc astronomii pentru a descrie distanțele din univers este un an lumină, care este distanța pe care o parcurge lumina pe parcursul unui an. Deoarece lumina călătorește întotdeauna cu aceeași viteză și pentru că viteza ei se dovedește a fi cea mai rapidă viteză posibilă din univers, reprezintă un standard bun pentru urmărirea distanțelor. S-ar putea să fii confuz, deoarece un „an-lumină” pare să implice că măsurăm timpul, dar această amestecare între timp și distanță este comună și în viața de zi cu zi. De exemplu, când prietenul tău întreabă unde se află cinematograful, ai putea spune „la aproximativ 20 de minute de centru”.

Deci, câți kilometri sunt într-un an-lumină? Lumina călătorește în ritmul uimitor de 3×10⁵ kilometri pe secundă (km/s), ceea ce face ca un an lumină să fie de 9,46×10¹² kilometri. Ai putea crede că o unitate atât de mare ar ajunge cu ușurință la cea mai apropiată stea, dar stelele sunt mult mai îndepărtate decât ne-ar putea face imaginația să credem. Chiar și cea mai apropiată stea (alta decât Soarele) se află la 4,25 ani lumină distanță – la peste 40 de trilioane de kilometri. Alte stele vizibile cu ochiul liber se află la sute până la mii de ani lumină distanță (Figura 1.4).

Figura 1.4 Nebuloasa Orion. Acest nor frumos de materie primă cosmică (gaz și praf din care se fac stele și planete noi) numit Nebuloasa Orion, se află la aproximativ 1400 de ani lumină distanță. Aceasta este o distanță de aproximativ 1,34×10¹⁶ kilometri – un număr destul de mare. Gazele și praful din această regiune sunt iluminate de lumina intensă de la câteva stele adolescente extrem de energice. (Credit: NASA, ESA, M. Robberto (Institutul de Știință al Telescopului Spațial/ESA) și Echipa Proiectului Trezoreriei Telescopului Spațial Hubble Orion)

EXEMPLUL 1.1

Notația științifică

În 2015, cea mai bogată ființă umană de pe planeta noastră avea o avere netă de 79,2 miliarde de dolari. Unii ar putea spune că aceasta este o sumă astronomică de bani. Exprimați această sumă în notație științifică.

Soluție

79,2 miliarde USD pot fi scrise 79.200.000.000 USD. Exprimat în notație științifică, devine 7,92 $×10¹⁰

EXEMPLUL 1.2

Familiarizarea cu un an lumină

Câți kilometri sunt într-un an-lumină?

Soluție

Lumina parcurge 3×10⁵ km în 1 s. Să calculăm cât de departe merge într-un an:

· Există 60 (6×10¹) s într-un minut și 6×10¹ min într-o oră.
· Înmulțiți-le împreună și veți găsi că există 3,6×10³ s/h.
· Astfel, lumina acoperă 3×10⁵ km/s×3.6×10³ s/h = 1,08 × 10⁹ km/h.
· Există 24 sau 2,4×10¹ ore într-o zi și 365,25 (3,65 × 10²) zile într-un an.
· Produsul acestor două numere este 8,77 × 10³ h/a.
· Înmulțind acest lucru cu 1,08 × 10⁹ km/h, rezultă 9,46 × 10¹² km/an-lumină.

Sunt aproape 10.000.000.000.000 de km pe care lumina îi parcurge într-un an. Pentru a vă ajuta să vă imaginați cât de lungă este această distanță, vom menționa că un șir de 1 an lumină s-ar putea încadra în jurul circumferinței Pământului de 236 de milioane de ori.