ما حجم يوم ضوئي؟

اليوم الضوئي هو المسافة التي يقطعها الضوء في الفضاء الخالي في يوم واحد: نحو 25.9 مليار كيلومتر، أي ما يعادل نحو 173 مرة المسافة بين الأرض والشمس. وهو، مثل السنة الضوئية الأكثر شهرة، وحدة طول لا وحدة زمن. والمسافات المعبَّر عنها بزمن الضوء تبيّن أيضًا المدة التي يحتاج إليها الضوء، أو الإشارة الراديوية، لعبورها.

التعريف

يتكوّن اليوم الضوئي من قيمتين دقيقتين. يسير الضوء في الفراغ بسرعة قدرها 299,792,458 مترًا في الثانية تمامًا، والمتر نفسه معرَّف انطلاقًا من هذه السرعة: فهو المسافة التي يقطعها الضوء في 1/299,792,458 من الثانية. أما الاتحاد الفلكي الدولي (IAU)، الذي يحدد وحدات علم الفلك، فيعتمد أن اليوم يساوي 86,400 ثانية تمامًا.

وحاصل ضرب القيمتين هو 25,902,068,371.2 كيلومتر تمامًا. وهذا نحو 173 وحدة فلكية (au)، والوحدة الفلكية الواحدة تساوي 149,597,870,700 متر تمامًا، وهي قريبة من متوسط بُعد الأرض عن الشمس. ويعرّف الاتحاد الفلكي الدولي السنة الضوئية بأنها المسافة التي يقطعها الضوء في سنة يوليوسية مدتها 365.25 يوم، ولذلك فالسنة الضوئية تساوي 365.25 يوم ضوئي تمامًا.

مقارنات الحجم

يقطع الضوء متوسط المسافة بين الأرض والقمر في نحو 1.3 ثانية، ولذلك يبلغ اليوم الضوئي نحو 67,000 مرة هذه المسافة.
يبلغ اليوم الضوئي نحو 173 مرة المسافة بين الأرض والشمس، وهي مسافة يقطعها ضوء الشمس في نحو 8 دقائق و19 ثانية.
ويبلغ نحو 5.8 مرة المسافة بين الشمس ونبتون، أبعد كوكب، الذي يدور على مسافة نحو 30 وحدة فلكية.
وعند أبعد نقطة في مداره، سيكون المذنب هيل-بوب على بعد نحو يومين ضوئيين من الشمس.
تحتاج سيارة تسير دون توقف بسرعة 100 كيلومتر في الساعة إلى نحو 30,000 سنة لقطع يوم ضوئي واحد.

فوياجر 1 على بعد يوم ضوئي

تتوقع ناسا أن يكون مسبارها فوياجر 1، الذي أُطلق عام 1977، على بعد يوم ضوئي واحد من الأرض في 18 نوفمبر 2026. وسيكون أول جسم صنعه الإنسان يبلغ هذه المسافة. وستكون الرحلة قد استغرقت 49 عامًا وشهرين و11 يومًا.

وعلى هذه المسافة يستغرق وصول أمر راديوي من الأرض إلى المركبة يومًا كاملًا، ويستغرق الرد يومًا آخر ليعود. أما فوياجر 2، توأم فوياجر 1، فقد سلك مسارًا مختلفًا ليزور أورانوس ونبتون، ومن المتوقع أن يصل إلى مسافة يوم ضوئي واحد من الأرض في نوفمبر 2035.

الضوء أداة قياس

لا شيء ينتقل أسرع من الضوء، ولذلك يصلح زمن الضوء مقياسًا للمسافات الهائلة في الفضاء. وينطبق ذلك على الموجات الراديوية التي تنتقل بالسرعة نفسها. وتستغرق الإشارة الراديوية بين الأرض والمريخ ما بين 3 دقائق و22 دقيقة، بحسب موضع الكوكبين في مداريهما.

ويستخدم علماء الفلك عائلة كاملة من هذه الوحدات. فالقمر على بعد نحو 1.3 ثانية ضوئية، والشمس على بعد نحو 8.3 دقيقة ضوئية. أما قنطورس الأقرب، أقرب نجم بعد الشمس، فيبعد نحو 4.24 سنة ضوئية، أي نحو 1,550 يومًا ضوئيًا.