Quanto dista 1 AL – ANNO LUCE ?

…immaginiamo di viaggiare come la Luce!
E se il viaggio durasse un anno intero?

È in corso la migrazione dei post dal precedente blog; per vedere i post non ancora migrati visita la Presentazione. Grazie.

Nel post precedente ho parlato con piacere dell’Unità Astronomica, che serve per calcolare le distanze all’interno del Sistema Solare o comunque come unità di misura di distanze non esagerate. Ora invece devo assolutamente proseguire con il famoso “Anno Luce” (“Light Year”- LY in inglese) che è più adatto per le distanze tra le stelle e le galassie.
Quando si lascia il nostro Sistema e ci si inoltra nel Cosmo verso le prime stelle più vicine, l’UA (in inglese Astronomical Unit-AU) non è più sufficiente.

Anno Luce.
Intanto c’è da dire, come troverai spesso sul web, che NON è una misura di TEMPO, infatti se uno pensa alla parola “anno” rischia di confondere il concetto.

Considerato questo, ho deciso questa volta di partire in modo diverso, evidenziando subito uno dei più facili equivoci in cui si cade parlando di questa unità di misura in particolare.

GROSSO EQUIVOCO
“1 Anno/luce” e “1 anno terrestre” NON sono la stessa cosa

L’equivoco accade perché alcuni non ragionano abbastanza sul fatto che stiamo parlando di velocità diverse: quella della Luce e quella delle sonde spaziali di invenzione umana.
La luce ha una velocità pazzesca ai nostri occhi, finora mai eguagliata se non nei vari film di fantascienza (la famosa velocità di “curvatura”).

La nostra sonda Voyager 1 come vedremo (la navicella terrestre più lontana in assoluto), ha da poco raggiunto e superato i “confini” del Sistema Solare (e avendo migrato oggi, 3 anni dopo, questo post datato 15 novembre 2016, posso dire con un pizzico di “potere visionario”, che Voyager 2 farà lo stesso a novembre 2019).

Ora, sai a quanto corrispondono questi confini, cioè “a quale distanza” dal Sole equivalgono?
Non arriviamo neanche a 20 miliardi di km, infatti siamo a circa 19 ore/luce (quasi 1 singolo giorno/luce).

Voyager 1 ha impiegato 30 anni terrestri per fare questo tragitto: questo perché viaggia ad una velocità di circa 62.000 km/h, una velocità per noi eccezionale ma per il Cosmo è più veloce una lumaca.

Quindi, il nostro “anno terrestre” è una misura di Tempo, sono i nostri familiari 365 giorni, fatti di tante ore, minuti e secondi, punto e basta.

L’Anno Luce non è una misura di Tempo, bensì una distanza, infatti durante quei 365 giorni a noi tanto familiari, la luce correndo a quasi  300.000 km/secondo ha percorso qualcosa come circa 9.500 miliardi di km!!!! (sarebbero per l’esattezza 9.461 ma arrotondo per comodità)… non le 20 unità di cui ci vantavamo con la Voyager 1.

Significa aggiungere altri 262 Sistemi Solari!!!!! 
(1 Sistema Solare intero è circa 36 miliardi di km, se per convenzione lo consideriamo fino alla eliopausa)
Comprendi quanta differenza?

Quindi, quando troverai le tabelle in fondo al post, con le distanze delle stelle più vicine, e quando sentirai parlare di “anni luce” di distanza, ricordati questo esempio:
Proxima Centauri, la stella a noi più vicina, è a  4,28 Anni/luce = NON significa che dista da noi 4 anni terrestri, NO!! In realtà dista da noi 41.637 miliardi di km, distanza che la luce percorre in più di 4 anni di corsa ininterrotta nel vuoto.

Facciamo il conto insieme passo passo così puoi verificare di persona; àrmati di calcolatrice e fa attenzione ai numeri. A proposito, ovviamente io non sono né un matematico né un astronomo, quindi le mie cifre e i miei calcoli possono peccare di precisione, ma ti assicuro che per le distanze di cui trattiamo questo non sarà cosa grave, ai fini della comprensione non è indispensabile essere precisi al millimetro:

• la distanza percorsa dalla luce in un intero anno terrestre è 9.461.000.000.000 KM (= 9.461 miliardi di km)
  nella bella immagine qui sotto, è segnato 1 ly (light years) in corrispondenza della “Nube di Oort”, equivalente a più di 63.000 UA.

• moltiplichiamo questa cifra per 4,28 (la distanza in anni/luce di Proxima) = 41.637.000.000.000 KM (= 41.637 miliardi di km), questa è la distanza totale di Proxima da noi

Ora la domanda è: la Voyager 1, viaggiando a 62.000 km/h, quanto tempo impiega a percorrere tutti questi 41.637 miliardi di km?

• Qui bisogna considerare che parliamo di distanze, non di tempo, quindi per avere il tempo che ci serve dobbiamo dividere la distanza totale ottenuta per i km percorsi dalla “Voyager 1” in 1 ora:
  41.637 miliardi km DIVISO 62.000 km = 674.564.516 ORE
  Questo è quante ore impiegherebbe Voyager 1 a coprire quella distanza fino Proxima.

– ora dobbiamo tradurre e rendere comprensibile quella montagna di ore, trasformandola in anni terrestri.
Quante ore ci sono in 1 anno terrestre?
In 1 giorno = 24 ore
in 1 anno terrestre = 365 giorni
365 giorni X 24 ore = 8.760 ore in 1 anno
Ora dividiamo il totale di ore trovato prima per questo totale, per ottenere quanti anni ci mette Voyager 1 a raggiungere Proxima:

674.564.516 diviso 8.760 = 77.005 ANNI TERRESTRI !!!

I calcoli potranno magari non essere precisi, nell’immagine con la Voyager diceva 72.000, ma il risultato rende benissimo l’idea:
signore e signori, la sonda Voyager 1, viaggiando alla bellezza di più di 62.000 km/h, per raggiungere la stella a noi più vicina, Proxima Centauri, distante “solo” 4,28 Anni/Luce, impiega ben 77.000 anni terrestri.
Capite o no ora che “anni/luce” e “anni terrestri” non coincidono?!!!!
Proprio non si devono confondere.

Detto in altre parole, non risponde tanto alla domanda
“Quanto tempo impiega la luce, quanto ci mette a raggiungere…?”
perché questa domanda può portare fuori strada, bensì più correttamente
“che distanza, quanti km percorre la luce…?”
È quindi una misura di spazio, una distanza:
l’anno luce infatti è la distanza percorsa dalla luce che viaggia ad una velocità impressionante, circa 300.000 km/secondo, nel vuoto, correndo per la durata di un anno terrestre, cioè 365 giorni (un riferimento per noi comodo).

Ecco, qui sotto, anche se ovviamente le distanze non possono essere in scala, il nostro anno luce (ly) viene a trovarsi a 3/4 della nube di Oort – nell’immagine l’unità di misura è l’Unità Astronomica e l’Anno Luce corrisponde a più di 63.000 UA.

Nella sottostante immagine, uno schema semplice di quanto ho appena scritto, che serve ai “dislessici” per comprendere l’argomento, ma aiuta anche noi a fare il punto (trascrivo per gli amici visitatori stranieri che mi seguono).

• Per indicare la distanza fra le stelle
• si usa
• l’Anno Luce
• circa
• 300 mila km al secondo
• l’Anno Luce
• corrisponde
• alla distanza che la luce percorre in un anno
• in un anno circa
• 9.500 miliardi di km

Tu potresti però obiettare: “in 3 minuti la luce partendo dal Sole arriva su Mercurio, e quei 3 minuti sono i nostri 180 secondi”…
Giusto, dico io, ma in quel “tempo terrestre” la luce ha percorso una distanza che non ha confronti o termini di paragone per noi, e questo fatto diventa gigante quando si comincia ad uscire dal Sistema Solare e si passa a distanza cosmiche per cui il nostro Tempo non ha quasi più senso (vedi Voce “guardare nel passato”).

Proviamo a fare un esercizio con l’immaginazione creativa, secondo me il modo più accessibile ed immediato per comprendere quanto sia fuori dalla nostra portata il concetto di “anno luce”.

Riepilogo:
il nostro Sistema Solare, considerato qui convenzionalmente nella sua estensione globale fino alla Eliopausa, arriva a circa 36 miliardi di km, indicativamente 242 UA.
L’anno luce, 9.461 miliardi di km, equivale a 262 Sistemi Solari completi, messi in fila uno dopo l’altro.

Considerato che occorre avere già un’idea di quanto siano vaste le distanze all’interno del Sistema Solare (quindi ti invito ad andare a vedere il post “l’Emozione di un viaggio nel vuoto Cosmico”), prova a fare mentalmente lo sforzo, aggiungendone uno dopo l’altro.

• prima scorri velocemente dal Sole, Mercurio, Venere, Terra, Marte, 1^ fascia asteroidi, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone, fascia di Kuiper, Eris…

• poi di nuovo continua subito da capo a visualizzare Sole, Mercurio, Venere, Terra, Marte, 1^ fascia asteroidi, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone, fascia di Kuiper, Eris..
• terza volta riprendi di nuovo….
• e così via un’altra volta…
• avanti così la 5^, 6^, 7^, 8^, 9^ e 10^ volta…
• poi riprendi 11^, 12^ …. poi 20^
• avanti… 30^
• avanti… 40^…fino alla 100^
• …e si riparte con 1, 2, 3, 10,.., 20.., 30.., 40,…fino a 200…
• …e ancora 1, 2, 3  fino a 62!!!!!

Lo so, lo so, facilmente ti sei perso ancora prima di arrivare al decimo Sistema Solare, perché capisci che è una distanza per noi ovviamente al di là di ogni immaginazione, la nostra mente semplicemente si rifiuta di elaborare una tale profondità, va in corto circuito; è un po’ come nei sogni, se ti è mai capitato, quando improvvisamente si cade da un’altezza vertiginosa, il sistema non regge e ti svegli.

Per quanto mi riguarda ogni volta che ci provo è inebriante, perché la consapevolezza di poter visualizzare sempre più in profondità senza mai trovare ostacoli, all’infinito, da una piacevole sensazione catartica liberatoria, è un po’ come “mollare la presa, il controllo”.

Comunque il fatto che possiamo “provare” (dico provare non a caso), a visualizzare diversi Sistemi Solari in fila ce la dice lunga sulla differenza abissale che passa tra l’Unità Astronomica (UA o in inglese AU) e l’Anno Luce (AL o in inglese LY), visto che l’UA è “solo” la distanza tra il Sole e la Terra.

Un po’ per gioco, vediamo quali punti raggiunge la luce che viaggia a quella velocità, se con un cronometro, come in una gara, volessimo monitorare le tappe (cifre approssimate per comodità):

Ricorda sempre di leggere il Tempo/Luce come:
“la distanza percorsa negli X minuti-ore-giorni-anni di corsa della luce a 300.000 km/s”, detti infatti
– “minuti/luce” = la distanza percorsa negli x minuti di corsa della luce a 300.000 km/s
– “ore/luce” = la distanza percorsa nelle x ore di corsa della luce a 300.000 km/s
– “giorni/luce” = la distanza percorsa negli x giorni di corsa della luce a 300.000 km/s
– “anni/luce” = la distanza percorsa negli x anni di corsa della luce a 300.000 km/s

Pronto? Via!

in 3′ luce (minuti)
Mercurio

Mercurio è vicinissimo al Sole, questo lo sappiamo, tieni però presente che quel “vicinissimo” corrisponde a 3 lunghi minuti fatti di 180 secondi, per ognuno dei quali la luce viaggia alla sua incredibile velocità di quasi 300.000 km al secondo. Distanze incredibili a cui davvero non stiamo dietro.

in 6′ luce 
Venere

in 8,2′ luce 
la nostra meravigliosa Terra

in meno di un quarto d’ora luce (13′) 
Marte

Qui vediamo la luce, per noi così veloce, andare come una lumaca partendo dalla Terra per andare verso Marte. I circa 78 milioni di km che ci separano dal pianeta rosso non sono infatti proprio bricioline…

in 20′ luce 
la 1^ fascia di asteroidi
(che attraversa in circa un quarto d’ora)

in 3 quarti d’ora luce (43′) 
Giove

Ben oltre 40 minuti per raggiungere il nostro Gigante gassoso, viaggiando a circa 300.000 km/secondo… una distanza incredibile ma non è ancora niente!
Da notare: distanza Sole-Giove più o meno = distanza Giove-Saturno

Nell’interessante quanto utile immagine qui sotto abbiamo un aiutino, abbastanza in scala, che ci ricorda le distanze in Unità Astronomiche ma anche in Minuti Luce.

in 1h luce ha percorso
circa 1 miliardo di km (circa 7 UA)

Ti consiglio proprio in questo punto, se ti trovi un’ora di tempo libero, di andare a gustarti il video del post “l’Emozione di Viaggiare nel Vuoto Cosmico infinito”, dove “sperimenti” le distanze di cui stiamo parlando. in modo molto più pratico (è solo una simulazione senza troppe pretese scientifiche, ma serve come idea). Proseguiamo:

in 1h 20′ luce 
Saturno

Distanza Giove-Saturno più o meno = distanza Sole-Giove

in 2h 40′ luce 
Urano

Distanza Urano = 2x Sole-Saturno, quindi molto molto più lontano

in 4h 10′ luce 
Nettuno e la vasta 2^ fascia di asteroidi detta “di Kuiper”
(che attraversa in 3 h circa, ben più vasta e densa della 1^ fascia infatti)

Distanza Nettuno = addirittura 3x Sole-Saturno, quindi incredibilmente più lontano

in circa 14h luce 
il limite interno della “Eliopausa” 
(equivalente a circa 100 UA e 15 miliardi di km)

Quasi 4 volte la distanza Sole-Nettuno

Il raggio del Sistema Solare (qui inteso appunto fino alla “Eliopausa”) la Luce lo copre in circa 16 ore.
16 lunghissime ore, per cui hai una vaga idea di quanto sia vasto! Eppure questa distanza ancora è NIENTE rispetto a quella coperta dalla luce in un anno di viaggio!

Ora attenzione: un salto che da un’idea di come le distanze vadano in iper-velocità quando ci si inoltra nello spazio profondo

in 4 mesi luce (ricordi, “la distanza percorsa in 4 mesi di corsa della luce a 300.000 km/s”) la supposta “Nube di Oort” (equivalententi a 20.000 UA e 2.991 miliardi di km)

Oort è così immensa che la luce impiega ben 1 anno e 7 mesi luce solo per attraversarne tutto il raggio (equivalente a 100.000 UA e 15 miliardi di km).
Per approfondire tale Nube vai a vedere il post “Fasce di Asteroidi”.

Nella foto sopra, partendo da sinistra, Sistema Solare pianeti interni e 1^ fascia asteroidi, al centro Sistema Solare pianeti esterni e fascia di Kuiper, il tutto a destra racchiuso in quel punto bianco che è al centro dell’immensa supposta Nube di Oort.

Ci siamo, l’ANNO LUCE: 
più o meno a 3/4 della “Nube di Oort” segna questa importante e famosa tappa, equivalente a 63.000 UA e a 9.460 miliardi di km, ma per noi inimmaginabile

Quel centro luminoso nella rappresentazione sotto, mi raccomando, non indica il Sole, come sembra dall’immagine, bensì la zona all’interno della quale si trova tutto il Sistema Solare che al suo interno è quasi microscopico, anche perché ce ne stanno come abbiamo detto altri 262 tutti in fila…

Proseguendo ancora è d’aiuto questo semplice schema come traccia:

in 3,26 anni luce segniamo la tappa “PARSEC” 
equivalente a 206.265 UA e 30.900 miliardi di km 
(unità di misura internazionale che serve poi per misurare la distanza della stelle più vicine fino a 100 parsec)

in 4,2 anni luce raggiungiamo “Proxima Centauri“, la stella a noi più vicina. Equivalenti a 1,29 parsec, 268.000 UA e 39.700 miliardi di km, Proxima è seguita “poco dopo” dalle altre due stelle Alpha e Beta Centauri

Dalla rappresentazione sopra trascrivo per gli amici stranieri che seguono il blog e usano il traduttore:
“La Voyager 1 è la sonda più lontana dalla Terra (ora assieme a Voyager 2): in 30 anni terrestri ha percorso 1/600 di anno luce ed impiegherà 72.000 anni terrestri per coprire la distanza (4,3 anni luce) che ci separa da Alpha Centauri.”

Quando è la Luce che percorre le distanze nello spazio, i tempi sono quelli che sto elencando. Ma quando si tratta di mezzi più lenti, alla portata umana, i tempi cambiano in maniera drastica!

Abbiamo detto sopra che la sonda Voyager 1 raggiungerà Alpha Centauri distante appena 4,3 Anni Luce, in 77.000 anni terrestri, perchè viaggia a “soli” 62.000 km/h.

Solo per far notare quanto inconcepibili ed assurde siano le distanze di cui stiamo parlando, qui sotto abbiamo un altro esempio: l’oggetto che vorremmo raggiungere è un pianeta che si trova a ben 1.400 anni luce, Kepler-452b.
In questo caso la Voyager 1 (accelerata grazie all’effetto fionda gravitazionale di Giove) impiega addirittura 24 milioni di anni terrestri.
Se cambiamo mezzo, l’Apollo 11 che viaggia invece a 38.000 km/h chiaramente impiegherà più tempo, 39 milioni di anni terrestri.

Capisci che i tempi cosmici per noi sono da capogiro?! E siamo ancora “vicini”….

Tieni presente, voglio ricordarlo proprio in questo preciso punto, che le Stelle Giganti e Nebulose più conosciute, famose e studiate si trovano all’interno della nostra galassia, e non proiettate nel cosmo chissà dove, così riusciamo anche a dare mentalmente una collocazione meno astratta a queste meraviglie del nostro Universo.

in 26.000 anni luce raggiungiamo il centro della nostra galassia, la “Via Lattea”. Corrispondono a 8,5 kpc (kilo-parsec, “kilo” sta per migliaia)

Come già detto in altre sedi, ripeto anche qui che troverai varie volte che certi dati non coincidono, tipo qui la distanza dal centro della galassia e il diametro della galassia. Non farti però cruccio, non è grave, in questa sede non è essenziale pretendere la precisione assoluta perché queste differenze non cambiano il concetto di base. 

Rispetto alla foto qui sopra, ricerche astronomiche sembrano spostare il diametro della Via Lattea fino addirittura a circa 200.000 anni luce, il tempo impiegato dalla luce per percorrere la nostra galassia da estremità ad estremità (noi siamo in periferia ma non all’estremità, quindi più vicini al centro)

Eppure questo è davvero niente, ma proprio briciole (anche queste briciole in realtà sarebbero troppo grandi… qui si parla davvero di micro-briciole), rispetto alle distanze del cosmo quando si comincia ad inoltrarsi verso le stelle vicine.
E’ importante rendersi conto di questo ragionamento e provare ad immaginare le distanze più vicine, per capire l’astronomia e il fascino dello spazio.

A conclusione di questa bella corsa, allego qui una mia comoda tabella riepilogativa utile ad avere il quadro generale sott’occhio sempre, presentata in 2 versioni distinte: la prima con l’oggetto d’interesse al centro e le distanze con una traduzione dell’equivalente in “tempo terrestre”.

La seconda con le distanze comprese dei km con tutti i loro innumerevoli zeri…

Il tema delle unità di misura usate per le distanze nello spazio si trova ovviamente dappertutto in un blog di astronomia e rappresenta l’ABC, quindi per la parte interessante delle stelle a noi più vicine ti invito a visitare il post “Vicinato e Gruppi di Galassie 1/3”.

Per concludere metto qualche immagine informativa per farsi un’idea delle distanze di cui stiamo parlando relative a tali stelle a noi più prossime.
Ti invito a rivedere ora queste distanze in Anni Luce ricordando di non confonderle con gli anni terrestri per non cadere in errore.

Un semplice assaggio in questa foto dove puoi apprezzare, alla luce di questo post che chiarisce l’Anno Luce, le distanze di alcune principali stelle che fanno parte del nostro Vicinato, in un raggio di 12,5 anni luce, sono 33.

Alcune delle Stelle Giganti più famose con la relativa distanza e la Costellazione di appartenenza.

Qui le distanze sono in Parsec, che vedremo meglio in altro post, ma sappiamo già che 1 parsec = 3,26 Anni Luce.

Per il concetto di magnitudine puoi leggere il post dove ne parlo.

In questa tabella un misto di distanze, non solo alcune stelle, ma anche ammassi di Stelle (star cluster), Centro Galattico della Via Lattea, altre galassie, ammassi di galassie (galaxy cluster) e quasar.

Per gli amici stranieri che mi visitano:
– Proxima Centauri, stella più vicina
– Sirio A, stella più luminosa
– Vega, stella di riferimento
– Pleiadi, ammasso aperto
– M13, ammasso globulare
– Orione, Nebulosa
– Crab (granchio), Nebulosa
– centro galattico
– diametro galassia
– Nubi di Magellano, galassie più vicine
– Andromeda, galassia gigante più vicina
– Vergine, ammasso di galassie
– Coma, ammasso di galassie
– Cigno A, quasar

Per finire, due immagini schematiche.
Nella prima, in anni luce crescenti, un lungo sguardo sintetico sulle distanze sempre più profonde nel cosmo, che per noi equivale a dire “tornare indietro nel passato” fino all’origine del Cosmo, vedi voce “guardare nel passato”.

La seconda, una tabella d’obbligo, con i riferimenti esatti delle 3 unità di misura.

Ti ringrazio per avermi seguito fin qui in questo affascinante viaggio. Per comodità puoi tornare subito:

• al post sull’Unità Astronomica 
• nella Presentazione dove trovi un quadro globale panoramico di tutti i post che ho prodotto, divisi tra quelli del vecchio blog ancora da migrare, e quelli già migrati qui.

Arrivederci al prossimo post.

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