Světlo jako kosmický stroj času Andrew Fraknoi
„Všechno, co vidíme na obloze, patří minulosti.“ Timothy Ferris, Vidět ve tmě ( 116)
Vesmír nám vypráví svůj příběh hlavně prostřednictvím světla a dalších vlnových délek elektromagnetického záření. Dozvídáme se o planetách, hvězdách a galaxiích podle jejich světla – viditelného světla a také ultrafialového a kratšího infračerveného světla s delší vlnovou délkou, neviditelného pro oko, ale detekovatelného určitými dalekohledy na Zemi a ve vesmíru – a ještě delší vlny rádiové energie, které nám posílají. Tyto vlny nepřijdou okamžitě. I když cestují nejvyšší možnou rychlostí (rychlostí světla), chvíli trvá, než se sem dostanou. Vesmír je velký, takže zprávy jsou zpožděny o obrovské propasti vesmíru, které musí překonat, aby se k nám dostalo. Světlo pokrývá 186 000 mil KAŽDOU SEKUNDU (děti, prosím, nezkoušejte cestovat tak rychle bez dohledu dospělých !!!) V metrických jednotkách je to asi 300 000 kilometrů za sekundu.
Jak dlouho trvá světlo dostat se k nám ze známých předmětů? Pojďme se rychle podívat na sluneční soustavu a zeptat se na každém místě, jak dlouho trvá její světlo, než k nám dorazí zde na Zemi.
Měsíc a slunce
Nejbližší objekt k nám je Měsíc. Jeho průměrná vzdálenost je asi 240 000 mil, takže světlu z Měsíce trvá (240 000 mil děleno 186 000) 1 a 1/3 sekundy, než se dostane z Měsíce na Zemi. Když astronauti obíhali kolem Měsíce a později kráčeli po jeho povrchu v 60. letech si televizní diváci všimli, že na otázky přenášené ze Země reagovali pomalu. Bylo to proto, že cesta trvala 1,3 s na cestu na Měsíc a dalších 1,3 s na odpověď, než se dostala zpět na Zemi. Těch 2,6 sekundy byla přesně doba cesty rádiovými vlnami mezi Zemí a Měsícem.
Slunce je vzdálené 93 milionů mil, takže slunečnímu záření se k nám dostává 8 a 1/3 minuty. Za tak krátkou dobu se na Slunci příliš nezměnilo, ale stále to znamená, že když se podíváte na Slunce, uvidíte to tak, jak to bylo před 8 minutami. PhotoPhoto of the Sun in hydrogen-alpha light.
Planety
Obří planeta Jupiter, jejíž velké měsíce objevil Galileo svým „problémovým“ dalekohledem, je více než 5krát dále od Slunce, než je Země. Vidíme planetu jako Jupiter, protože její světlo – které stejně jako ostatní planety a Měsíc pochází ze Slunce – trvá asi 43 minut, než se dostane k Jupiteru. Zpáteční cesta na Zemi může trvat 35 až 52 minut, podle toho, zda jsme na stejné straně Slunce jako Jupiter, nebo na druhé straně.
Malé Pluto je tak malé a vzdálené, že objeven až v roce 1930, obíhá 40krát dále od Slunce než my. Světlu ze Slunce trvá asi 5 a 1/2 hodiny, než se k němu dostane, a zhruba stejnou dobu se vrátí na Zemi. V době, kdy k nám světlo dorazilo, se rozšířilo natolik, že planeta vypadá velmi slabě a vyžaduje dobrý dalekohled, aby bylo možné ji spatřit. Fotografie Pluta a jeho měsíce Charona, jak je vidět na Hubblově kosmickém dalekohledu v roce 1994.
Za sluneční soustavou
Když se pohybujeme za sluneční soustavou, je nutné, aby naše vzdálenost a doba cestování změnit. Nyní si světlo k nám bude vyžadovat roky, ne hodiny. Hvězda, která je nejblíže ke Slunci, je součástí soustavy tří hvězd. (Na rozdíl od Slunce, které je samotářem, se mnoho hvězd nachází ve skupinách po dvou, třech, čtyřech a více.) Nejjasnější hvězda v našem sousedním systému se nazývá Alpha Centauri (pro vyslovení Al „fa Sen“), a je virtuální dvojče Slunce. Světlu z Alpha Centauri trvá více než 4 roky, než dosáhne Slunce. (Astronomové používají pro tento způsob měření vzdálenosti speciální termín – říkají, že hvězda je vzdálená 4 světelné roky.)
The nejjasnější hvězdou na naší obloze je „psí hvězda“ Sirius (vyslovuje se Sea). Je to primární hvězda v souhvězdí velkého psa, Canis Major. Sirius je vzdálený zhruba 9 světelných let. Pomysli na to, co jsi dělal před 9 lety. Tehdy k nám poprvé začalo putovat světlo, které dnes večer vidíme od Siriuse. Nedaleko od Sirius na obloze je jasná hvězda Betelgeuse (vyslovuje se Beetle). Je to tak daleko, že jeho světlo k nám dorazí 430 let.Světlo, které dnes večer vidíme z Betelgeuse, ho opustilo na konci 1500 let.
Ve stejné části souhvězdí je Orion jako Betelgeuse, ale ještě dále je mlhovina Orion, místo, kde vidíme formovat nové hvězdy .Jeho vzdálenost je 1500 světelných let, což znamená, že světlo, které z něj vidíme, zanechalo více než tisíc let před vynálezem dalekohledu.
Čím dál leží předmět ve vesmíru, tím déle trvá jeho světlo abychom se dostali k nám a čím starší světlo je, když dosáhne Země. Když se díváme hlouběji a hlouběji do Galaxie Mléčné dráhy (ostrov hvězd, ve kterém žijeme), díváme se hlouběji do minulosti. Světlo může trvat desítky tisíce a více let, abychom se k nám dostali ze vzdálených částí naší galaxie, která je široká zhruba 100 000 světelných let.
Jiné galaxie
Jakmile se přesuneme mimo galaxii, narazíme na předvečer n větší prostory a delší doby cestování světlem. Jedním z velkých vědeckých nápadů astronomie 20. století bylo zjištění, že existují i další galaxie – táhnoucí se až k místu, kam naše velké dalekohledy vidí. Miliardy dalších ostrovů hvězd jsou rozptýleny velkým temným oceánem vesmíru.
Nejbližší velkou galaxií k Mléčné dráze je galaxie Andromeda. Astronomové jej někdy nazývají M31 podle jeho čísla ve slavném Messierově katalogu fuzzy nebeských objektů. Galaxie Andromeda (vyslovuje se An drah „mid a) leží asi 2 1/2 milionu světelných let od Země. Světlo, které z ní dnes večer vidíme, ji opustilo před více než 2 miliony let, kdy náš druh právě začínal budovat svou křehkou oporu. na planetě Zemi.
V tomto smyslu je astronomie většinou starodávnou historií: Čím jsou objekty dále, tím starší je příběh, který nám musí vyprávět. Mladí lidé, vyrůstající na CNN, webu a „okamžitých zprávy „může nejprve uzdu při myšlence, že nejnovější informace, které můžeme získat od sousední galaxie, mohou být staré 2 miliony let. Ale pro astronomy je toto zpoždění příchodu světla jedním z největších darů vesmíru.
Koneckonců, jedním ze základních úkolů astronomie je vyplnit historii vesmíru – od velkého třesku po okamžik, kdy čtete tento odstavec. Astronomové by nemuseli být schopni se takového úkolu zhostit, kdyby se informace z vesmíru omezovaly na aktuální události. Ale vesmír je stroj času. Při pohledu na vzdálenější objekty se dozvídáme o více starověku a jevech. Velké dalekohledy nám umožňují nahlédnout miliardy let do minulosti a rekonstruovat příběh kosmického eonu po eonu.
Objekt | Čas, aby se nás světlo dostalo |
---|---|
Měsíc | 1 1/3 s |
Slunce | 8 minut |
Jupiter | 35 až 52 minut |
Pluto | 5 1/2 hodiny (v průměru) |
Alpha Centauri (nejbližší hvězdný systém) | 4,3 roku |
Sirius (nejjasnější hvězda na naší obloze) | 9 let |
Betelgeuse (jasná hvězda) | 430 let |
Mlhovina Orion | 1500 let |
Galaxie Andromeda | 2,5 milionu let |
Zpět nahoru