سال نوری چیست؟

در مقیاس کیهان اندازه‌گیری و بیان فواصل با واحدهایی چون مایل یا کیلومتر بسیار سخت است، به‌همین‌علت از واحد سال نوری برای بیان فواصل در کیهان استفاده می‌کنند. شاید تصور کنید سال نوری نمایان‌گر زمان است، اما در واقع این واحد نشان‌دهنده فاصله است. پس اگر با این سوال مواجه شویم که سال نوری واحد چیست؟ پاسخ این است که برای اندازه‌گیری مسافت از آن استفاده می‌شود؛ البته در مقیاس‌های کیهانی.

سال نوری چیست؟

تعریف سال نوری چیست؟ یک سال نوری (One Light Year) چیزی حدود ۶۰ هزار برابر فاصله زمین تا خورشید است و در تعریف آن دو عامل سرعت نور در خلا و مدت زمان یک سال دخالت دارند. این واحد مسافتی است که یک پرتو نور در مدت ۳۶۵ روز یعنی یک سال زمینی طی می‌کند و معادل ۹.۷ تریلیون کیلومتر است.

شما می‌توانید با اتوموبیل‌تان در سرعت‌های مختلف رانندگی کنید، اما سرعت نور در سراسر جهان ثابت و با دقت بالایی محاسبه شده؛ هر سال نوری چقدر است؟ سرعت نور برابر ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه است. نور در هر دقیقه ۱۱ میلیون مایل (حدود ۱۸ میلیون کیلومتر) حرکت می‌کند. براین‌اساس ۴۳.۲ دقیقه طول می‌کشد تا نور خورشید به سیاره مشتری برسد که حدود ۴۸۴ میلیون مایل (۷۷۸ میلیون کیلومتر) دورتر از آن قرار دارد.

لازم به‌ذکر است نور با سرعت بسیار بالایی حرکت می‌کند، اما فواصل در کیهان گسترده است. در یک ساعت، نور می‌تواند ۶۷۱ میلیون مایل را طی کند، بنابراین زمین تقریبا ۸ دقیقه نوری با خورشید فاصله دارد.

آیا می‌دانید مدت زمانی که طول می کشد نور خورشید به زمین برسد چقدر است؟

محاسبه سال نوری

نور در خلا با سرعت ۶۷۰ میلیون مایل در ساعت (حدود یک میلیارد کیلومتر در ساعت) حرکت می‌کند. برای یافتن فاصله یک سال نوری، این سرعت در مجموع ساعت‌های یک سال یعنی ۸۷۶۶ ساعت ضرب می‌شود. یک سال نوری چند کیلومتر است؟ نتیجه اینکه یک سال نوری به کیلومتر برابر با ۹.۷ تریلیون کیلومتر است. در نگاه اول، شاید این فاصله بسیار زیاد به‌نظر برسد، اما در مقایسه با عظمت کیهان عدد ناچیزی است!

کاربرد سال نوری

اندازه‌گیری برحسب مایل یا کیلومتر در مقیاس نجوم بسیار سخت است، زیرا نزدیکترین منطقه ستاره‌ساز به زمین یعنی سحابی جبار (Orion Nebula)، ۱۳۰۰ سال نوری با کره خاکی فاصله دارد. فاصله مرکز کهکشان راه‌شیری از زمین حدود ۲۷ هزار سال نوری است و نزدیکترین کهکشان مارپیچی به زمین، یعنی کهکشان آندرومدا (Andromeda)، ۲.۵ میلیون سال نوری با کره خاکی فاصله دارد. برخی از دورترین کهکشان‌هایی که می‌توان مشاهده کرد، میلیاردها سال نوری از زمین فاصله دارند.

ازآنجایی‌که رسیدن نور به چشم انسان زمان می‌برد، همه آنچه در آسمان شب مشاهده می‌شود، قبلا اتفاق افتاده است. به‌عبارت‌دیگر وقتی چیزی در فاصله ۱ سال نوری مشاهده شود، در واقع مربوط به یک سال قبل است.

همچنین هنگامی که گفته می‌شود ستاره‌ای حدود ۵ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد بدین معناست که ۵ میلیون سال پیش، از این ستاره نوری ساطع شده، پس از ۵ میلیون سال به زمین رسیده است و ما تازه بعد از ۵ میلیون سال آن نور را دیده‌ایم و به‌وجود چنین ستاره‌ای پی می‌بریم. یا وقتی می‌گوییم روی خورشید انفجاری رخ داد، در واقع آن انفجار ۸ دقیقه پیش اتفاق افتاده است. در نتیجه هر چقدر به فواصل دورتری در عالم بنگریم، در زمان به گذشته سفر کرده‌ایم.

سال نوری و واحد نجومی

اولین محاسبه موفقیت‌آمیز مسافت ستاره‌ای به‌جز خورشید در سال ۱۸۳۸ توسط فردریش بسل (Friedrich Bessel)، ستاره‌شناس آلمانی، انجام گرفت. این ستاره ۶۱ ماکیان (61 Cygni) نام داشت و بسل برای محاسبه این فاصله از یک هلیومتر ۱۶۰ میلی‌متری استفاده کرد.

در آن زمان بزرگترین واحد برای محاسبه مسافت در فضا واحد واحد نجومی یا AU بود. این واحد برابر شعاع مدار زمین یعنی ۱.۵ ضربدر ۱۰ به‌توان ۸ کیلومتر بود که با استفاده از آن فاصله این ستاره تا زمین ۶۶۰ هزار واحد اخترشناسی محاسبه شد. بسل دریافت برای محاسبه چنین فواصلی به واحدی بزرگتری نیاز است.

جیمز بردلی (James Bradley)، ستاره‌شناس برتانیایی، در سال ۱۷۲۹ به این نکته اشاره کرد که سرعت نور ۱۰ هزار و ۲۱۰ برابر سریع‌تر از سرعت چرخش زمین در مدار خودش است. در سال ۱۷۶۹ عبور سیاره ونوس منجر به آشکار شدن فاصله زمین تا خورشید شد و این پدیده به‌همراه یافته‌های بردلی منجر به محاسبه اولیه سرعت نور شد که برابر با ۳.۰۱ ضربدر ۱۰ به‌توان ۸ مایل بر ثانیه بود،؛ مقداری بسیار نزدیک به مقدار امروزی سرعت نور.

بسل از این سرعت برای محاسبه مسافتی که نور طی یک سال سفر می‌کند، استفاده نموده و بر اساس آن فاصله ستاره ۶۱ ماکیان را ۱۰.۳ سال نوری اعلام کرد. این اولین باری بود که این واحد به‌عنوان واحد اندازه‌گیری مسافت‌های کیهانی مورد استفاده قرار گرفت. حال در پاسخ به این سوال که یک سال نوری چند واحد نجومی است؟ باید گفت هر سال نوری معادل ۶۳۰۷۲ واحد نجومی است.

یک سال نوری چند سال زمینی است؟

تبدیل سال نوری به سال زمینی چگونه انجام می‌شود؟ نکته‌ای که باید به آن اشاره کرد این است که واحد مورد بحث، مسافت و سال زمینی، زمان را نشان می‌دهد؛ در نتیجه برای پاسخ این سوال که یک سال نوری چند سال زمینی است، باید بگوییم چون در یک سال زمینی یا همان ۳۶۴.۲۵ روز، نور مسافتی در حدود ۹.۷ تریلیون کیلومتر را طی می‌کند، این فاصله را معادل یک سال نوری می‌شناسیم.

تبدیل سال نوری به پارسک

این واحد اغلب هنگام بیان فواصل از ستاره‌ها و سایر فواصل در کیهان به‌ویژه در زمینه‌های غیرتخصصی و نشریات علوم عامه استفاده می‌شود. به‌دلیل استاندارد نبودن تعریف سال، در کارهای دقیق و تخصصی نجومی، کمتر از این واحد استفاده می‌شود و واحد پارسک ترجیح داده می‌شود. واحد پارسک بیشتر در نجوم حرفه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد و معادل ۳.۲۶ سال نوری است. به‌هرصورت اینکه از واحد مذکور استفاده کنیم یا پارسک، اخترشناسان با استفاده از هر دوی این کمیت‌ها می‌توانند مسافت‌ها را در کیهان پرعظمت ما اندازه‌گیری کنند.

اجرام تا چه فاصله‌ای در کیهان برای ما قابل مشاهده‌اند؟

ما به علت انبساط جهان می‌توانیم اجرامی تا فاصله ۴۶.۱ میلیارد سال نوری را ببینیم. مهم نیست چقدر زمان سپری شود، زیرا همیشه محدودیت‌هایی برای اجرام قابل مشاهده و اجرامی که به طور بالقوه می‌توانیم به آن‌ها برسیم وجود خواهد داشت.

مثال‌هایی برای درک بهتر سال نوری

برای اینکه درک بهتری از این واحد در کیهان به دست آورید، ادامه مطلب را مطالعه کنید تا با چند مثال آشنا شوید. کهکشان راه شیری مجموعه‌ای از ستارگان است که به صورت مارپیچی در فضا می‌چرخند. بر اساس عمیق‌ترین تصاویر به‌دست‌آمده تاکنون، راه شیری یکی از تقریبا ۲ تریلیون کهکشان در جهان قابل مشاهده به شمار می‌رود. کهکشان ما بر اساس برآورد‌ها میزبان ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره بوده و وسعت آن حدودا ۱۰۰ هزار سال نوری است.

حال اگر بخواهیم این مسافت را به کیلومتر تبدیل کنیم، می‌بایست عدد ۱۰۰ هزار را در ۹.۷ تریلیون کیلومتر (مسافت هر سال نوری به کیلومتر) ضرب کنیم. البته وقتی به سراغ کهکشان‌های دیگر می‌رویم، متوجه می‌شویم که این عدد آن قدرها هم زیاد نیست! برای مثال کهکشان آندرومدا که همسایه راه شیری است، حدود ۲۲۰ هزار سال نوری عرض دارد و بزرگترین کهکشان شناخته‌شده تاکنون نیز با نام IC 1101، وسعتی به اندازه ۴ میلیون سال نوری دارد، یعنی ۴۰ برابر وسعت راه شیری!

بر اساس مشاهده‌های تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler) ناسا می‌توانیم با اطمینان پیش‌بینی کنیم تقریبا هر ستاره‌ای که در آسمان می‌بینید میزبان حداقل یک سیاره است و بسیاری از آن‌ها سامانه‌های چند سیاره‌ای مانند منظومه شمسی هستند. بنابراین کهکشان ما که متشکل از صدها میلیارد ستاره است، می‌تواند میزبان تریلیون‌ها سیاره باشد. بسیاری از این سیاره‌ها شکلی صخره‌ای دارند و ممکن است از دمای مناسبی نیز برخوردار باشند تا آب مایع روی سطحشان جمع شود.

همچنین نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی شناخته‌شده، سیاره‌ای کوچک و احتمالا سنگی است که به دور ستاره پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri)، نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی، می‌چرخد. این ستاره بیش از ۴ سال نوری از ما فاصله دارد و ۵ میلیون سال زمینی طول می‌کشد تا انسان‌ها با پرواز یک جت به آنجا برسند!

منظومه دیگری به نام تراپیست-۱ (TRAPPIST-1) هفت سیاره دارد که ابعاد همگی تقریبا به اندازه زمین است و به دور یک ستاره کوتوله قرمز در فاصله حدودا ۴۰ سال نوری از ما در گردشند. این اجرام به احتمال زیاد صخره‌ای هستند و چهار سیاره در منطقه قابل سکونت قرار گرفته‌اند، یعنی فاصله‌ای که امکان دارد تا آب مایع بالقوه روی سطحشان وجود داشته باشد.

به علاوه، یکی از دورترین سیاره‌های فراخورشیدی که در کهکشان راه شیری شناخته شده است، کپلر-۴۴۳بی (Kepler-443b) نام دارد که اگر با سرعت نور به آنجا سفر کنیم، ۳ هزار سال طول می‌کشد تا به این سیاره برسیم و اگر با سرعت ۹۶ کیلومتر در ساعت حرکت کنیم، این زمان به ۲۸ میلیارد سال می‌رسد!

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. دیدگاه‌های خود را در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید و سوالاتتان را بپرسید؛ کارشناسان اسپاش به شما پاسخ می‌دهند.