السنة الضوئية (Light year) “LY”، هي المسافة التي يقطعها الضوء خلال سنة واحدة، فالضوءُ يمتلك سرعةً خاصةً به، مثله مثل أي شيء قادر على الحركة، على الأقل كما نفهمه، وتُدعى سرعة الضوء أحيانًا بحد السرعة الكونية (cosmic speed limit)، ويُعتبر السفر بسرعة الضوء (أو حتى بأكبر من سرعة الضوء) أمرًا مستحيلًا للأجسام الفيزيائية، وفقًا لحسابات ألبرت آينشتاين قبل قرن من الزمان. وقد بيَّن آينشتاين أن كتلتك سوف تتزايد نحو اللانهاية كلما ازدادت سرعتك أكثر، رغم أن هذا الموضوع لا يزال موضعًا للنقاش .
يمكننا أيضًا استخدام سرعة الضوء من أجل قياس المسافات في نظامنا الشمسي، فالشمس تبعد حوالي ثمانِ دقائق ضوئية عن الأرض، ويبعد القمر حوالي ثانية ضوئية واحدة فقط عن الأرض، والضوء الذي تراه قادمًا من الكواكب الخارجية، كان قد صدر عنها قبل ساعات قليلة مضت، ويُشكل ذلك تحديات مثيرة للاهتمام بالنسبة للاتصالات.
تخيل وجود مستعمرة على المريخ تحاول الاتصال بالأرض، حيث سيحتاج البثُّ الراديويّ -والذي يسافر بسرعة الضوء- إلى حوالي 20 دقيقةً للوصول إلى الأرض.
على الرغم من عدم وجود قرار موثوق بشأن السنة التي يتم استخدامها، يوصي الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) بالسنة الجوليانية.
السنة الضوئية حوالي 63,240 وحدة فلكية، أو حوالي 0.3066 فرسخ، يعتمد الطول الدقيق للسنة الضوئية على طول السنة المرجعية المستخدمة في الحساب، ولا يوجد توافق واسع في الآراء حول المرجع الذي سيتم استخدامه.
تستند الأرقام أعلاه إلى سنة مرجعية تبلغ 365.25 يومًا بالضبط (كل منها 86400 ثانية بالضبط).
فيما يلي بعض الأمثلة للمسافات التي يسافر الضوء منها.
– يستغرق ضوء الشمس المنعكس من سطح القمر 1.3 ثانية للسفر 4.04 × 10-8 سنوات ضوئية إلى الأرض.
– يستغرق انتقال الضوء من الشمس إلى الأرض 8.3 دقيقة (مسافة 1.58 × 10-5 سنة ضوئية).
– أبعد مسبار فضائي، فوييجر 1 (Voyager 1)، كان على بعد 13 ساعة ضوئية (1.5 × 10-3 سنة ضوئية فقط) من الأرض في سبتمبر 2004.
– استغرق فوييجر 27 سنة لتغطية هذه المسافة.
– أقرب نجم معروف (بخلاف الشمس)، بروكسيما سنتوري (Proxima Centauri)، يبعد 4.22 سنة ضوئية.
– يقع مركز مجرتنا، درب التبانة، على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية.
هابل والسنة الضوئية
يجعل المسار السنوي للأرض حول الشمس النجوم القريبة تبدو وكأنها تتحرك ذهابًا وإيابًا مقابل الخلفية النجمية. يمكننا تحديد المسافة عن طريق قياس هذه التذبذبات بعناية. تتحول النجوم أقل من ثانية من القوس إلى المنظر المثلثي، وهي زاوية صغيرة تساوي عرض ربع الولايات المتحدة على بعد 3 أميال (5 كم). اتضح أننا رأينا تغيرًا في المنظر لثانية قوسية بالضبط، إذا كان النجم على بعد 3.26 سنة ضوئية، سُميت هذه المسافة بالبارسيك، وهو اختصار ل “Parallax of second of arc” لديها حلقة رائعة عالية التقنية.
يمكن لعلماء الفلك اشتقاق مسافة النجم في بارساك من خلال قياس اختلاف المنظر السنوي، وتقسيمه إلى 1. على سبيل المثال، إنه 0.13 قوسية، والتي تنقسم إلى 1 تنتج مسافة 7.69 فرسخ، لذا؛ فإن بارسيك هو وحدة منطقية في مجال علم الفلك، وهي قادرة على قياس 118000 نجم قريب مباشرة.
ولكن بعد بضعة آلاف من السنين الضوئية، تصبح المقاربات صغيرة جدًا. لذا؛ فإن طريقة تحديد المسافة هذه تعمل لأقل من واحد في المليون من نجوم مجرتنا، ولأي من 125 مليار مجرة معروفة بالنسبة للكون بأكمله تقريبًا، عليك إيجاد المسافة بطريقة أخرى، ثم التعبير عنها باستخدام أي وحدة تريدها، فرسخ، سنوات ضوئية، فرلنغ، لا يهم، فبارسيك لا يقدم أي ميزة.
يمكن للفوتون القيام ب 72 رحلة تقريبًا من بوسطن إلى هوليوود في ثانية واحدة بهذه السرعة، يستغرق الضوء ساعة تقريبًا للوصول إلى هنا من زحل وهكذا، فإن زحل يبعد عنا حوالي ساعة ضوئية بسيطة، مسافة السفر الضوئية في السنة هي بالطبع سنة ضوئية، إنها ضخمة وبديهية، أن سرعته لا تتغير أبدًا في فراغ الفراغ.
تقع أقرب مجرة حلزونية “أندروميدا” على بُعد 2.5 مليون سنة ضوئية، يمكننا أن نفهم هذا بعدة طرق مختلفة. قد نلاحظ عندما ننظر إلى أندروميدا، بدأ نور رحلتها قبل 2.5 مليون سنة، تمامًا كما كان البشر في وقت مبكر يتعلمون الوقوف عند تناول السوشي، أو يمكننا القول أنه إذا صنعت تقنيتنا صواريخ يمكنها التكبير بسرعة خفيفة تقريبًا (أسرع صواريخ اليوم أبطأ 18000 مرة من سرعة الضوء)، يمكننا الوصول إلى أندروميدا بعد 2.5 مليون سنة من السفر. في كلتا الحالتين، تصل الضخامة الحقيقية لمسافاتها إلى المنزل.
كل هذه التأملات تتبادر إلى الذهن ببساطة، عن طريق سماع بُعد المجرة المعبر عنه في السنوات الضوئية.
كتابة: هدير أحمد
مراجعة: أحمد مغربي
تحرير: سعاد حسن
تصميم: امنية عبد الفتاح
