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Das LichtjahrDu hast bestimmt schon einmal den Begriff Lichtjahr gehört, zum Beispiel in einem Science-Fiction-Film oder einem Buch über den Weltraum. Und vielleicht hat es dich gewundert, dass das Wort Lichtjahr dort wie eine Entfernung verwendet wird, obwohl ein Jahr doch einen Zeitraum darstellt. Genau diesen Zusammenhang wollen wir heute erklären. Das Lichtjahr – DefinitionWas ist ein Lichtjahr? Ein Lichtjahr ist tatsächlich eine Entfernung in der Physik, auch wenn der Name dafür etwas verwirrend klingt. Das Wort Jahr in Lichtjahr kommt von der Definition dieser Entfernung. Die lautet nämlich wie folgt: Ein Lichtjahr ist genau die Strecke, die Licht im Vakuum in einem Jahr zurücklegt. Diese Strecke ist extrem groß, weil Licht sehr, sehr schnell ist. Im Vakuum breitet es sich mit einer Geschwindigkeit von $c = 299\,792\,458\,\frac{\text{m}}{\text{s}}$ aus. Schneller als mit dieser Geschwindigkeit kann sich nach den Gesetzen der Physik nichts ausbreiten oder bewegen. Bei der Definition des Lichtjahres wurde das julianische Jahr mit genau $365,25$ Tagen betrachtet. Wir können jetzt berechnen, wie lang ein Lichtjahr in Kilometern ist, indem wir Geschwindigkeit und Zeitangabe miteinander multiplizieren. Allerdings müssen wir zunächst das Jahr in Tagen $(\text{d})$ in Sekunden $(\text{s})$ umrechnen, da wir die Geschwindigkeit ja in Metern pro Sekunde gegeben haben. Wir benutzen außerdem die Zeichen $\text{h}$ für Stunden und $\text{min}$ für Minuten. $ \underbrace{365,25 \cdot 24\,\text{h}}_{1\,\text{d}=24\,\text{h}} = \underbrace{8\,766 \cdot 60\,\text{min}}_{1\,\text{h}=60\,\text{min}} = \underbrace{525\,960 \cdot 60\,\text{s}}_{1\,\text{min}=60\,\text{s}} = 31\,557\,600\,\text{s} $ Wir müssen dann nur noch die Werte entsprechend der Formel Weg ist gleich Geschwindigkeit mal Zeit, also hier $1\,\text{Lichtjahr} = c \cdot 31\,557\,600\,\text{s}$, miteinander multiplizieren. Das Ergebnis ist eine ziemlich große Zahl: $1\,\text{Lichtjahr} = 1\,\text{Lj} = 9,46 \cdot 10^{12}\,\text{km}$ Das sieht noch etwas beeindruckender aus, wenn wir die Zahl einfach mal ausschreiben und statt Kilometern die Angabe in Metern betrachten: $1\,\text{Lj} = 9\,460\,730\,472\,580\,800\,\text{m}$ Es gibt, ganz analog zur Zeitrechnung, die vom Lichtjahr abgeleiteten Größen Lichtsekunden $(\text{Ls})$, Lichtminuten $(\text{Lm})$ und Lichtstunden $(\text{Lh})$. Die werden aber seltener genutzt, meist nur innerhalb unseres Sonnensystems. Die Sonne ist beispielsweise ungefähr $8,3\,\text{Lm}$ von uns entfernt. Das sind $150 \cdot 10^{6}\,\text{km}$. Das Licht braucht also von der Sonne bis zu uns $8,3$ Minuten. Wenn die Sonne aus irgendwelchen Gründen plötzlich aufhören würde zu leuchten, würden wir das erst $8,3$ Minuten später sehen. Das wäre natürlich ziemlich schlecht, wird aber glücklicherweise nicht passieren. Alle Entfernungen außerhalb unseres Sonnensystems sind allerdings so groß, dass nur in Lichtjahren gerechnet wird. Das ist auch der Grund, warum diese Maßeinheit überhaupt eingeführt wurde: Es wäre schlicht und einfach viel zu aufwendig, in Metern oder Kilometern zu rechnen. Der Stern, der unserer Sonne am nächsten liegt, ist zum Beispiel Proxima Centauri. Und der ist schon 4,2 Lichtjahre von uns entfernt. Wenn Proxima Centauri aufhören würde zu leuchten, würden wir das also erst 4,2 Jahre später mitbekommen! Und viele Objekte, die wir mit bloßem Auge am Nachthimmel sehen können, sind noch viel weiter entfernt, manche sogar mehrere Tausend Lichtjahre. Das Licht, das wir von dort empfangen, war schon mehrere Tausend Jahre unterwegs. Und Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop können sogar noch wesentlich weiter entfernte Objekte beobachten, wie zum Beispiel die Galaxie HUDF.YD3. Diese Galaxie ist etwa $13,2$ Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Blick durch Weltraumteleskope wie Hubble ist also ein Blick weit in die Vergangenheit. Das Lichtjahr – BeispieleIn der folgenden Tabelle findest du Beispiele für die Entfernung einiger Objekte in Lichtjahren zum Vergleich. SystemEntfernung in $\text{Lj}$Erde — Proxima Centauri$\approx 4,2$Erde — Polarstern$\approx 430$Erde — Beteigeuze$\approx 550$Durchmesser der Milchstraße$\approx 200\,000$Erde — Andromedagalaxie$\approx 2\,500\,000$ Das Lichtjahr – ZusammenfassungIn diesem Video wird dir auf einfache Weise erklärt, was ein Lichtjahr ist und wozu man es braucht. Außerdem gibt es einige Beispiele für Entfernungen verschiedener Objekte. Neben dem Video findest du wie immer interaktive Übungen. Damit bist du bestens gewappnet, falls du einmal ein Referat über die Lichtgeschwindigkeit halten möchtest. Häufig gestellte Fragen zum Thema Was ist ein Lichtjahr?Wie lang ist ein Lichtjahr? Ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht innerhalb eines Jahres im Vakuum zurücklegen würde. Wie lang genau ein Lichtjahr ist, kann man mit der Formel Strecke ist gleich Geschwindigkeit mal Zeit berechnen. Dafür setzt man als Geschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit ein und als Zeit ein Jahr, wobei man dieses am besten in Sekunden umrechnet. Dann erhält man als Ergebnis, dass ein Lichtjahr $9,46 \cdot 10^{12}\,\text{km}$ sind. Wie viele Jahre ist ein Lichtjahr? Ein Lichtjahr ist keine Dauer, sondern eine Entfernung. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht innerhalb eines Jahres im Vakuum zurücklegen würde und beträgt $9,46 \cdot 10^{12}\,\text{km}$. Wie viele Lichtjahre können wir reisen? Strecken, die der Mensch bisher reisen konnte, zum Beispiel die Strecke bis zum Mond, sind viel kürzer als ein Lichtjahr. So beträgt die Entfernung von Erde bis zum Mond lediglich Lichtsekunden, die Sonne ist einige Lichtminuten entfernt. Andere Galaxien sind weiter entfernt und für uns (noch lange) nicht erreichbar. Transkript Was ist ein Lichtjahr?Nichts ist schneller als das Licht. Durch den Weltraum bewegt es sich mit einer Geschwindigkeit von 300 Millionen Metern pro Sekunde. Astronomen verwenden die Einheit „Lichtjahre“, um die riesigen Entfernungen im Weltall zu messen. Meter oder auch Kilometer zu verwenden, wäre schlicht zu unpraktisch. Auch wenn sich Licht äußerst schnell bewegt, sind die Entfernungen im Weltall gewaltig. 8,3 Minuten benötigt das Licht, um die Strecke von der Sonne zur Erde zurückzulegen. Das bedeutet, dass wir Veränderungen der Sonne nicht sofort sehen können – würde sich zum Beispiel ihre Helligkeit verändern, wäre das erst 8,3 Minuten später auf der Erde sichtbar. Der unserer Sonne nächstgelegen Stern ist Proxima Centauri. Er liegt 4,2 Lichtjahre entfernt. Wenn wir ihn in des Nachts beobachten, hat das Licht, das wir sehen, den Stern in Wahrheit vor 4,2 Jahren verlassen. Obwohl Licht extrem schnell ist, führt die gigantische Größe unseres Sonnensystems dazu, dass wir, wenn wir in den Weltraum blicken, in Wahrheit einen Blick weit in die Vergangenheit werfen. WEITERLESENWas ist ein Lichtjahr? ÜbungDu möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Was ist ein Lichtjahr? kannst du es wiederholen und üben.
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Wie viele Menschen Jahre sind 1 Lichtjahr?
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