Světelný rok je nepostradatelnou měrnou jednotkou pro každého, kdo se snaží porozumět vesmíru. Když si promluví skupina astronomů, uslyšíte od nich „světelný rok“ asi tak často, jako od fotbalových fanoušků „yard“.
Pro nevědce však může být světelný rok záhadným pojmem. Je to jednotka vzdálenosti, i když může znít jako jednotka času. Ke zmatku přispívá i to, že ve sci-fi filmech a televizních pořadech se s tímto pojmem běžně chybuje.
Dokonce i v původním seriálu „Star Trek“ se světelný rok spletl. V jedné epizodě z roku 1968 mimozemská princezna Elaan z Tróje řekne kapitánu Kirkovi, že se raději schová ve svém pokoji na „10 světelných let“, než aby vyšla ven a promluvila s ním. Oops.
Jak daleko je světelný rok?
Světelný rok je vzdálenost, kterou světelný paprsek urazí ve vakuu za jeden rok. Je důležité specifikovat vakuum, protože světlo se při průchodu jakoukoli hmotou zpomaluje. (Například ve vodě se pohybuje asi o 25 % pomaleji.) Většina vesmíru je téměř dokonalé vakuum, takže astronomové mohou obecně předpokládat, že se světlo pohybuje maximální rychlostí.
Světlo se pohybuje rychlostí 299 792 458 metrů (186 282,397 mil) za sekundu. Vynásobte toto číslo počtem sekund v roce (31 557 600) a dostanete odpověď: Jeden světelný rok je 9 460 730 473 000 kilometrů neboli 5 878 625 373 000 mil.
To je pravděpodobně více číslic, než jste hledali. Zaokrouhlete to na 6 bilionů mil a pořád jste dost blízko pro každou konverzaci zasvěcených nerdů.
Proč astronomové měří vzdálenost ve světelných letech?
Známé jednotky jako kilometry a míle jsou pro popis rozlehlosti vesmíru nesmyslně malé. Vezměme si příklad Proximy Centauri, nejbližší hvězdy za Sluncem. Můžete říci, že je vzdálená asi 24 900 000 000 000 kilometrů – nebo si ušetřit dech a nazvat vzdálenost úhlednými 4,24 světelného roku.
Většina hvězd, které vidíte v noci, leží do vzdálenosti několika set světelných let od Země. Galaxie Mléčná dráha, ve které žijeme, má průměr pěkných kulatých 100 000 světelných let. Galaxie v Andromedě je vzdálená 2,54 milionu světelných let – je to sice velké číslo, ale stále mnohem lépe zvládnutelné než „14 kvintilionů, 900 kvadrilionů mil.“
Takže světelné roky jsou pouze měřítkem vzdálenosti, nikoliv času?
Přesně řečeno, ano. Světelný rok je jednotka vzdálenosti, stejně jako stopy a palce. Pokud se chcete vyhnout zmatkům, můžete se zastavit právě zde.
Je tu však ještě jedna fascinující stránka příběhu světelného roku. Protože se světlo pohybuje konečnou rychlostí, vše, co vidíte, je zastaralé:
Pokud se díváte přes celou místnost, zpoždění je pouhá miliardtina sekundy – naprosto nepostřehnutelné. Podívejte se na Měsíc a uvidíte ho takový, jaký byl asi před vteřinou a půl. Když se díváte na západ Slunce, vidíte Slunce staré 8,3 minuty.
U hvězd je tento efekt mnohem výraznější. Jsou vzdálené světelné roky, takže když se na ně díváte, díváte se roky do minulosti.
Sirius, nejjasnější hvězda na obloze, leží 8,6 světelných let od Země, což znamená, že světlo, které vidíte, ji opustilo před 8,6 lety. Jinak řečeno, Sírius vidíme vždy takový, jaký byl před 8,6 lety. Deneb, výrazná letní hvězda v souhvězdí Cygnus, je od nás vzdálena asi 2 500 světelných let. Její mihotavá záře byla na cestě k nám již v době, kdy žil Aristoteles.
A nezapomeňte, že jiné galaxie jsou ještě vzdálenější. Výkonné teleskopy, jako je Hubbleův, dokáží odhalit galaxie, jejichž světlo putuje naší cestou už miliardy let. Proto nám tyto nadpozemské Hubblovy snímky ukazují galaxie, jaké byly před miliardami let – v některých případech z doby před vznikem Země.
Světelný rok zkrátka popisuje pouze vzdálenost – ale světlo samo o sobě představuje jakýsi stroj času, který nám umožňuje pozorovat vesmír takový, jaký byl před dávnými časy.
Jak známe rychlost světla?
S klíčovým poznatkem přišel Ole Rømer, dánský astronom 17. století. V 60. letech 16. století studoval jeden z Jupiterových měsíců, Io, když si všiml něčeho zvláštního: když se Jupiter a Země nacházely v největší vzdálenosti od sebe, Io vklouzl do Jupiterova stínu o několik minut později, než astronomové předpovídali. Když byly obě planety k sobě nejblíže, zdálo se, že k této události dochází o několik minut dříve.
Rømer si uvědomil, že zpoždění nemá nic společného s Io. Spíše se jednalo o iluzi způsobenou dobou, kterou světlo potřebuje k překonání dodatečné vzdálenosti, když jsou Země a Jupiter na opačných stranách Slunce. Jeho výpočty ukázaly, že světlo urazí 131 000 mil za sekundu – pozoruhodně dobrý odhad, uvážíme-li, že tuto práci prováděl pouhých 60 let po vynálezu dalekohledu.
Kdo přišel s termínem světelný rok?
„Koncept rychlosti světla jako měření vzdálenosti se objevil již koncem 17. století v návaznosti na Rømerův objev konečnosti rychlosti světla,“ říká Frédéric Arenou, astronom a historik vědy z pařížské observatoře.
Lidé se této myšlenky chytili tak rychle, že nelze s jistotou připsat zásluhy nějaké osobě. Arenou však poukazuje na jednoho dobrého kandidáta: anglického učence Francise Robertse, který v roce 1694 uvažoval o tom, že „světlo potřebuje na cestu od hvězd k nám více času, než my na cestu do Západní Indie.“
Zpočátku byly tyto myšlenky nutně vágní, protože vědci měli jen přibližnou představu o tom, jak daleko jsou hvězdy. Přelomový okamžik nastal v roce 1838, kdy německý astronom Friedrich Bessel změřil přesnou vzdálenost hvězdy 61 Cygni. Při popisu obrovského čísla, které získal, Bessel napsal, že „světlo potřebuje k překonání této vzdálenosti 10,3 roku“. To je nejblíže konkrétnímu okamžiku, kdy se zrodil specifický pojem světelný rok.
Během několika desetiletí se světelný rok stal běžnou součástí populárně-naučné literatury. Arenou však říká, že profesionální astronomové se používání tohoto termínu dlouho bránili – a to z překvapivého důvodu. Považovali světelný rok za nedostatečně vědecký, protože jej nelze přímo změřit.
Jak astronomové měří vzdálenosti ve světelných letech?
Bessel spočítal vzdálenost 61 Cygni pozorováním její paralaxy, zdánlivého pohybu na obloze tam a zpět, který je způsoben pohybem Země kolem Slunce.
Paralaxa je stále jedním z nejúčinnějších nástrojů astronomů pro měření vzdáleností. Evropská kosmická agentura vynaložila 650 milionů eur (750 milionů dolarů) na vesmírný teleskop Gaia, který v současné době pomocí paralaxy měří vzdálenosti více než miliardy hvězd v naší galaxii.
Mimo Mléčnou dráhu, kde jsou paralaxy příliš malé i na to, aby je Gaia zaznamenala, astronomové vypočítávají vzdálenosti pozorováním určitých typů proměnných hvězd nebo zářivých explozí supernov. Tyto přístupy se však stále opírají o měření paralaxy jako referenčního bodu.
Protože je jejich práce tak hluboce zakořeněna v paralaxe, astronomové běžně používají druhou jednotku vzdálenosti, parsek („paralaxní oblouková sekunda“, malý úhel). Jeden parsek se rovná 3,26 světelného roku. Někdy je parsek vědecky relevantnější, ale vědci často přepínají mezi oběma termíny bez zjevného důvodu kromě stylu.
Naneštěstí „sec“ v parseku zní jako jednotka času, což vede k dalším nejasnostem. Ve filmu Star Wars: Nová naděje z roku 1977 se Han Solo chlubí, že „zvládl Kesselův běh za méně než 12 parseků“. Fanoušci Hvězdných válek se snažili tuto zjevnou chybu vysvětlit. Lepší je zůstat u světelného roku. Je to veškerá astronomie, kterou potřebuješ – a navíc ti umožní cestovat v čase.
Chceš víc příběhů o astronomii?
- Co je to trpasličí planeta?
- „Přízračné měsíce“ objevené na oběžné dráze kolem Země
- Obrovská „planeta“ má magnetické pole, které vědci nedokážou vysvětlit
Sledujte NBC NEWS MACH na TWITTERU, FACEBOOKU A INSTAGRAMU.
.