Die Weite des Universums, von dem wir ein Teil sind, kann nicht mit den Einheiten gemessen werden, die wir hier auf der Erde normalerweise verwenden. Natürlich geht es um den Weltraum schlechthin, der eine unbeschreibliche Anzahl von Himmelskörpern beherbergt, die mit wissenschaftlicher Präzision kaum zu quantifizieren sind. Aus diesem Bedürfnis heraus entstand das Lichtjahr, ein Entfernungsmaß, das in der Astronomie häufig verwendet wird, um Entfernungen zu (und zwischen) Himmelsobjekten außerhalb des Sonnensystems auszudrücken.
Das bedeutet, dass es sich besonders gut für Entfernungen in interstellarem Maßstab eignet, die für uns, die wir eine auf unseren Planeten beschränkte Wahrnehmung von Raum und Zeit haben, unvorstellbar sind. Deshalb werden wir jetzt gemeinsam die genaue Definition eines Lichtjahres herausfinden, und vor allem, wie viel das entspricht, wenn wir es in Kilometer umrechnen wollten. Darüber hinaus werden wir uns auch mit anderen Maßeinheiten beschäftigen, die von den Astronomen verwendet werden, um ein vollständiges Bild von den wichtigsten Instrumenten für die Erforschung des Universums und seiner außergewöhnlichen Geheimnisse zu erhalten.
Was ist ein Lichtjahr
Das Lichtjahr, abgekürzt ly oder al, ist ein Entfernungsmaß, das in der Astronomie verwendet wird. Sie entspricht der Strecke, die das Licht im Vakuum in einem Erdjahr zurücklegt. Alternativ kann man sagen, dass sie der Entfernung entspricht, die ein Objekt zurücklegen würde, wenn es sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Licht im Vakuum bewegen würde, d.h. fast 300.000 Kilometer pro Sekunde, während eines tropischen Jahres, also 365 Tage, 5 Stunden, 48 Minuten und 46 Sekunden.
Die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit geht, wie viele von Ihnen bereits wissen, auf den dänischen Astronomen Ole Rømer zurück, der im 17. Er war es, der 1676 die Lichtgeschwindigkeit genau definierte, als er am königlichen Observatorium von Paris arbeitete, das damals von Giovanni Domenico Cassini geleitet wurde.
Zum Lichtjahr gibt es eine genaue Definition der Internationalen Astronomischen Union (IAU), die besagt: "Das Lichtjahr ist die Strecke, die ein Photon im leeren Raum ohne Gravitations- oder Magnetfeld in einem Julianischen Jahr zurücklegt. Der Vollständigkeit halber sollte klargestellt werden, dass ein julianisches Jahr eine Dauer von 365,25 Tagen hat, die sich im Durchschnitt aus jeweils 86.400 Sekunden zusammensetzen, was einer Gesamtzahl von 31.557.600 Sekunden entspricht.
Es gibt jedoch noch andere Längeneinheiten, die mit dem Lichtjahr verbunden sind, echte Untereinheiten wie der Lichtmonat, die Lichtwoche, der Lichttag, die Lichtstunde, die Lichtminute und die Lichtsekunde. Diese sind zwar nicht sehr gebräuchlich, werden aber durch die Betrachtung der vom Licht in einer bestimmten Zeiteinheit zurückgelegten Strecke ermittelt. Um einige Beispiele zu nennen: Die Entfernung der Erde vom Mond entspricht etwa 1,282 Lichtsekunden, während die Entfernung unseres Planeten von der Sonne 8 Lichtminuten beträgt.
Wie viel ist ein Lichtjahr
Das Lichtjahr ist im Gegensatz zu dem, was man an dieser Stelle und in Bezug auf seinen Namen denken könnte, der irreführend sein kann! ist jedoch keine Maßeinheit für die Zeit, geschweige denn für die "Menge" des Lichts, sondern nur für die Strecke, die die elektromagnetische Strahlung, das Licht selbst, im Vakuum im Zeitraum von einem Jahr zurücklegt. Auf jeden Fall ist es absolut richtig, dass die direkte Beobachtung eines Himmelskörpers, der eine bestimmte Anzahl von Lichtjahren entfernt ist, uns denselben Himmelskörper so zeigen kann, wie er vor der gleichen Anzahl von Jahren war, und nicht zum genauen Zeitpunkt seiner Beobachtung.
Ein Lichtjahr entspricht genau 9.460.730.472.581 Kilometern, wenn man sich auf technische Details beschränkt. 9.460 Milliarden km, wenn uns diese sehr lange Zahl "erschrecken" sollte, oder etwa das 63.241-fache der Entfernung zwischen Erde und Sonne, die als astronomische Einheit bezeichnet wird. Sie werden dann verstehen, dass wir es mit einer enormen Entfernung in menschlichem Maßstab zu tun haben, die mehr als dem 236-Millionenfachen des Erdumfangs entspricht und sich aus der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) errechnet.
Betrachtet man, dass diese 299.792,458 Kilometern pro Sekunde entspricht, ergibt sich der Wert des Lichtjahres aus der folgenden Formel: 299.792,458 km/s - 355,25 d - 86.400 s/d ≃ 9.461 - 10^12 km. Um eine noch konkretere Vorstellung zu bekommen, entspricht die Entfernung zwischen der Sonne und der Erde etwa 8,3 Lichtminuten, wobei eine Lichtminute die Strecke ist, die das Licht im Vakuum eine Minute lang zurücklegt.
Wir sollten uns also fragen, wie schnell wir die Strecke von 9.460 Milliarden km heute zurücklegen können. Um diese Frage zu beantworten, müssen wir wissen, dass die Fluchtgeschwindigkeit von der Erde etwa 40.000 km/h beträgt. Indem wir den Schleudereffekt beim Vorbeiflug unserer Sonden an verschiedenen Planeten ausnutzen, sind wir in der Lage, eine Raumsonde mit bis zu 60.000 km/h zu starten und sogar 80.000 km/h zu überschreiten, wie im berühmten Fall von New Horizons. Nach einer schnellen Rechnung bräuchten wir etwa 13.500 Erdenjahre, um ein Lichtjahr mit 80.000 Kilometern pro Stunde zurückzulegen.
Konkrete Beispiele für Lichtjahre
Nachdem wir nun eine Definition des Lichtjahres gegeben und geklärt haben, wie viel ein Lichtjahr in Kilometern entspricht, nämlich 9.460 Milliarden km, ist es angebracht, einige konkrete Beispiele anzuführen, um diese einzigartige und nützliche Maßeinheit weiter zu quantifizieren. Erstens braucht ein Lichtjahr etwa 1,28 Sekunden, um die Strecke zwischen Erde und Mond zurückzulegen. Auf einer Skala, bei der die Erde einen Durchmesser von 1 cm hat, entspricht ein Lichtjahr einer Entfernung von 7.423,80 km.
Nicht nur das: Wir wissen, dass das Licht etwa 8,33 Minuten oder 8 Minuten und 20 Sekunden braucht, um von der Sonne zu unserem Planeten zu gelangen. Darüber hinaus entspricht eine Lichtstunde etwa 1,08 Milliarden Kilometern, was in etwa der Entfernung zwischen Sonne und Saturn entspricht, während der der Erde am nächsten gelegene Stern außer der Sonne Proxima Centauri ist, der 4,23 Lichtjahre entfernt ist.
Die Scheibe unserer Galaxie, die Milchstraße, hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren. Die nächstgelegene große Galaxie ist die Andromeda-Galaxie, die sich in einer Entfernung von 2,5 Millionen Lichtjahren befindet. Darüber hinaus haben Wissenschaftler beobachtet, dass die Lokale Gruppe einen Durchmesser von etwa 10 Millionen Lichtjahren hat und dass der der Erde am nächsten gelegene Quasar, bekannt als 3C 273, etwa 3 Milliarden Lichtjahre entfernt ist.
Da man allgemein davon ausgeht, dass der Urknall vor etwa 14 Milliarden Jahren stattfand, hätte das beobachtbare Universum, von dem man annimmt, dass es kugelförmig ist und nicht expandiert, einen Radius von etwa 13.820.000.000 Lichtjahren. Schließlich sind die am weitesten entfernten beobachtbaren Objekte im Universum 13,2 Milliarden Lichtjahre entfernt.
Alle diese Zahlen führen zu erstaunlichen Überlegungen für uns Menschen. Es ist kein Zufall, dass wir, wenn wir einen 20 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern beobachten, das Licht sehen, das von diesem Stern genau 20 Jahre zuvor ausgesandt wurde. Würde sie genau in diesem Moment erlöschen, würden wir sie in 20 Jahren verschwinden sehen.
Da die Sonne 8 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist, ist das Sonnenlicht, das wir sehen und wahrnehmen, das Licht, das genau 8 Minuten zuvor von der Sonne ausgesandt wurde. Ein weiteres Beispiel ist die Andromeda-Galaxie, die uns so erscheint, wie sie vor 2,5 Millionen Jahren war, weil sie etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.
Alternative Maßeinheiten
Neben dem gebräuchlicheren Lichtjahr verwenden die Astronomen zwei weitere Maßeinheiten, nämlich Astronomische Einheiten (AE) und Parsecs. Astronomische Einheiten werden vor allem zur Messung von Entfernungen im Sonnensystem verwendet. Eine astronomische Einheit ist laut wissenschaftlicher Literatur die durchschnittliche Entfernung zwischen unserer Erde und dem nächstgelegenen Stern, der Sonne. Wir sprechen hier von fast 150 Millionen Kilometern, oder 149.597.870, wenn Sie es genau nehmen wollen. Parsecs werden von Wissenschaftlern verwendet, um die Entfernungen zwischen Sternen auszudrücken.
Ein Parsec, dessen Name eine Abkürzung für "Parallaxensekunde" ist, entspricht 3,26 Lichtjahren. Dies bedeutet, dass er der Entfernung entspricht, aus der ein hypothetischer Beobachter den mittleren Radius der Erdbahn sehen würde, d. h. eine astronomische Einheit unter einem Winkel von einer Bogensekunde. Begriffe, die sicherlich nicht ganz einfach sind, die aber die Beobachtung von Sternen, Planeten und Himmelskörpern im Allgemeinen definieren.
Zusammenfassend kann man also sagen, dass eine astronomische Einheit etwa 150 Millionen Kilometern entspricht, was auf faktischer Ebene die messbare Entfernung zwischen Erde und Sonne bedeutet. Ein Lichtjahr entspricht logischerweise 63.067 AE, also 9.460.000.000 Kilometern. Ein Parsec wiederum entspricht 3,26 Lichtjahren.
In UA sind es 205.597 UA, was wiederum 30.840 Milliarden Kilometer sind. Dennoch ist das al nach wie vor die am weitesten verbreitete und wahrscheinlich am einfachsten zu erklärende und zu verstehende Maßeinheit. Und es passt zu den meisten Weltraumobjekten, die den Himmel "bevölkern".