Das Lichtjahr als Entfernungsmaß
Stell dir vor, du fährst mit dem ICE von Köln nach Berlin. Nach rund vier Stunden bist du da. Aber wie lange würdest du zum nächsten Stern außerhalb unseres Sonnensystems brauchen? Und wie gibst du so riesige Entfernungen an, ohne dass die Zahlen endlos lang werden? Genau dafür gibt es das Lichtjahr.
Licht braucht Zeit
Wenn du in der Küche das Licht anschaltest, ist es sofort hell. Trotzdem braucht das Licht Zeit für seinen Weg. Es ist nur so schnell, dass du es im Alltag nicht bemerkst.
Mit dieser Angabe kannst du ausrechnen, wie weit Licht in längerer Zeit kommt. Der Weg wächst mit der Zeit: doppelte Zeit, doppelter Weg (proportionale Zuordnung, Dreisatz).
Die Strecke, die Licht in einer Minute zurücklegt, heißt Lichtminute. Entsprechend gibt es die Lichtstunde.
Die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne nennt man Astronomische Einheit (AE): $1\ \text{AE} \approx 149{,}6$ Mio. km. Das Licht braucht dafür etwa 8,3 Minuten, die Sonne ist also etwa 8,3 Lichtminuten entfernt.
Licht legt in einer Sekunde etwa 300.000 km zurück. Berechne, wie weit Licht in einer Minute kommt.
Licht legt in einer Sekunde etwa 300.000 km zurück. Berechne, wie weit Licht in einer Minute kommt.
Licht von der Sonne braucht etwa 8,3 Minuten bis zur Erde. a) Berechne die Entfernung Erde–Sonne in Kilometern. b) Gib die Entfernung in Lichtminuten an und vergleiche…
Licht von der Sonne braucht etwa 8,3 Minuten bis zur Erde.
- a) Berechne die Entfernung Erde–Sonne in Kilometern.
- b) Gib die Entfernung in Lichtminuten an und vergleiche mit der Angabe in Lichtjahren (ca. 0,000016 Lichtjahre).
Das Lichtjahr
Im Weltall sind die Entfernungen so groß, dass Kilometer unhandlich werden. Deshalb nutzt man eine größere Einheit.
Achtung: „Billion“ ist im Deutschen $10^{12}$ (eine Million Millionen), „Milliarde“ ist $10^9$.
Erkläre, was ein Lichtjahr ist. Ist es eine Zeit- oder eine Längenangabe?
Erkläre, was ein Lichtjahr ist. Ist es eine Zeit- oder eine Längenangabe?
Der Stern Proxima Centauri ist etwa 4,2 Lichtjahre entfernt. Was bedeutet diese Angabe?
Der Stern Proxima Centauri ist etwa 4,2 Lichtjahre entfernt. Was bedeutet diese Angabe?
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt etwa $300.000\ \frac{\text{km}}{\text{s}}$. a) Berechne, wie viele Sekunden ein Jahr (365 Tage) hat. b) Berechne die Länge eines…
Die Lichtgeschwindigkeit beträgt etwa $300.000\ \frac{\text{km}}{\text{s}}$.
- a) Berechne, wie viele Sekunden ein Jahr (365 Tage) hat.
- b) Berechne die Länge eines Lichtjahres in Kilometern (runde sinnvoll).
Entfernungen vergleichen
Mit dem Lichtjahr kannst du Entfernungen im Weltall angeben und vergleichen.
| Objekt | Entfernung |
|---|---|
| Mond | etwa 1,3 Lichtsekunden |
| Sonne | etwa 8,3 Lichtminuten |
| Neptunbahn (Radius des Sonnensystems bis Neptun) | etwa 4,2 Lichtstunden |
| Durchmesser des Sonnensystems (bis zur Neptunbahn) | etwa 8 bis 9 Lichtstunden |
| Proxima Centauri | 4,2 Lichtjahre |
| Durchmesser der Milchstraße | etwa 100 000 Lichtjahre |
| Andromedagalaxie | etwa 2,5 Mio. Lichtjahre |
Man benutzt das Lichtjahr, weil Kilometerangaben viel zu viele Nullen hätten. Die Entfernung zur Andromedagalaxie in km wäre eine Zahl mit 20 Stellen (etwa $2{,}4 \cdot 10^{19}\ \text{km}$).
Ein ICE fährt mit $300\ \frac{\text{km}}{\text{h}}$ ohne Halt. a) Berechne, wie lange er für 1 Lichtjahr ($9{,}46 \cdot 10^{12}\ \text{km}$) braucht (in Jahren, grob).…
Ein ICE fährt mit $300\ \frac{\text{km}}{\text{h}}$ ohne Halt.
- a) Berechne, wie lange er für 1 Lichtjahr ($9{,}46 \cdot 10^{12}\ \text{km}$) braucht (in Jahren, grob).
- b) Berechne die Zeit bis zum nächsten Stern Proxima Centauri (4,2 Lichtjahre).
- c) Bewerte, was dies für bemannte Raumfahrt zu Sternen bedeutet.
Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren, das Sonnensystem (bis zur Neptunbahn) etwa 9 Lichtstunden. a) Rechne die Lichtstunden in Lichtjahre…
Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren, das Sonnensystem (bis zur Neptunbahn) etwa 9 Lichtstunden.
- a) Rechne die Lichtstunden in Lichtjahre um (1 Jahr ≈ 8.760 Stunden).
- b) Berechne, wie oft das Sonnensystem etwa in den Durchmesser der Milchstraße passt.
- c) Erkläre, warum man für solche Entfernungen das Lichtjahr statt Kilometer verwendet.
Ein Blick in die Vergangenheit
Das Licht eines Sterns ist unterwegs, bis es bei uns ankommt. Ein Stern, der $100$ Lichtjahre entfernt ist, erscheint dir so, wie er vor $100$ Jahren war. Das Licht, das du heute siehst, wurde damals losgeschickt.
Wir sehen also den Stern in der Vergangenheit. Beim Mond (1,3 Sekunden) und bei der Sonne (8,3 Minuten) ist die Verzögerung so klein, dass wir sie im Alltag nicht bemerken. Bei der Andromedagalaxie sehen wir den Stand von vor 2,5 Mio. Jahren.
Zurück zum Anfang: Ein ICE bräuchte zum nächsten Stern Millionen von Jahren. Das Lichtjahr macht solche Entfernungen handlich.
Die Andromedagalaxie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. a) Erkläre, was es bedeutet, dass wir sie so sehen, wie sie vor 2,5 Millionen Jahren war. b) Warum nennt…
Die Andromedagalaxie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.
- a) Erkläre, was es bedeutet, dass wir sie so sehen, wie sie vor 2,5 Millionen Jahren war.
- b) Warum nennt man den Blick ins Weltall auch einen Blick in die Vergangenheit?
Ein Schüler behauptet: „Ein Stern, der 100 Lichtjahre entfernt ist, existiert vielleicht gar nicht mehr, obwohl wir ihn sehen.“ a) Beurteile die Aussage. b) Erkläre,…
Ein Schüler behauptet: „Ein Stern, der 100 Lichtjahre entfernt ist, existiert vielleicht gar nicht mehr, obwohl wir ihn sehen.“
- a) Beurteile die Aussage.
- b) Erkläre, warum wir beim Mond und bei der Sonne diesen Effekt im Alltag nicht bemerken.
- c) Nenne eine Möglichkeit, wie man heute die Entfernung nahe gelegener Sterne bestimmt, ohne Details zu berechnen (nur Stichwort).