Много хора разбират погрешно какво е „светлинна година“. Въпреки че звучи като мярка за време, тъй като включва година, всъщност това е разстояние. В известен смисъл това е разстояние, изразено чрез скоростта на светлината, така че можете да имате и други мерки като светлинен ден или дори светлинна секунда. Това обаче е само част от историята, защото разстоянията в космически мащаб се усложняват от разширяването на тъканта на пространството-времето. Изчисляването на светлинна година е лесно, просто умножете скоростта на светлината по броя на секундите в годината, но изчисляването на космологичните разстояния не е толкова лесно. Червеното преместване на обекта е най-лесното обективно да се дефинира, но има и други понятия като разстоянието на придвижване, които също могат да бъдат полезни.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Намерете разстоянието по отношение на светлината, като използвате формулата:
дL = ct
Където° Се скоростта на светлината,дL е разстоянието иTе периодът от време. За светлинна година:
Светлинна година = светлинна скорост × брой секунди в годината
Космологичните разстояния могат да бъдат намерени с помощта на космологичен калкулатор и червеното изместване на въпросния обект.
Как да изчислим светлинна година или друго светлинно разстояние
Изчислете светлинна година, като използвате простата формула:
\ text {светлинна година} = \ text {скорост на светлината} \ times \ text {брой секунди в годината}
Скоростта на светлината обикновено се дава със символа° С, и ако го умножите по произволен период от време (T), ще получите това „разстояние на светлината“ (дL) извън изчислението. За да можете да напишете:
d_L = ct
Скоростта на светлината е приблизително 2.998 × 108 m / s, така че светлинната година е:
\ text {светлинна година} = (2.998 \ по 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365.25 \ text {дни}} {\ text {година}} \ frac {24 \ text { часа}} {\ текст {ден}} \ frac {60 \ текст {мин}} {\ текст {hr}} \ frac {60 \ текст {s}} {\ текст {мин}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ текст { м}
Това изчисление използва 365,25 дни годишно за отчитане на високосна година. По същия начин светлинният ден е:
\ text {светъл ден} = (2.998 \ по 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {ден}} \ frac {60 \ text {мин}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Космологични разстояния и Redshift
Разстоянията в космологичен мащаб са сложни, защото цялата тъкан на пространство-времето непрекъснато се разширява. Така например, ако светлинен сигнал от далечна галактика дойде към нас, той се движи със скоростта на светлината и вероятно отнема стотици милиони години, за да завърши пътуването. През това време самото пространство се е разширило и така разстоянието е дори по-далеч, отколкото би било в началото на пътуването. Това наистина затруднява определянето на това, което всъщност еозначавада кажеш, че нещо е изминало определено разстояние през космоса. Разстоянието „Comoving“ се разширява заедно с пространството, така че отчита този проблем, но все още не е правилно за всички цели.
Най-обективната мярка за разстоянието в космоса е „червеното изместване“. Това измерва колко има светлинната вълна „Разтегнат“ (придвижвайки го по-близо до червения край на спектъра) поради разширяването на пространството по време на неговото пътуване. Ако пътува по-далеч, ще е изместил повече дължината на вълната на светлината.
Redshift (z) се дефинира като:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {почивка}} {\ lambda_ {почивка}}
Къдетоλе символът за дължина на вълната и индексите „obs“ и „rest“ означават дължината на вълната, която наблюдавате, и дължината на вълната в референтната рамка, където е била излъчена, съответно. Можете да намерите дължината на вълната, когато е била излъчена, въз основа на стандартни стойности, получени в лаборатория, тъй като различни вещества поглъщат и излъчват светлина в определени части от спектъра.
Намиране на космологичното разстояние
Намирането на космологични разстояния е доста предизвикателно. Въпреки че можете да го изчислите, най-добрият подход е да използвате космологичен калкулатор с някои стандартни параметри, които вече са въведени. Въведете червеното изместване на обекта, до който искате да намерите разстоянието, като използвате параметрите, предложени от калкулатор и той ще върне много мерки за разстояние, включително придружаващото разстояние и пътуването на светлината време. Можете да умножите времето за пътуване на светлината (преобразувано в секунди, както в първия раздел) по скоростта на светлината, за да намерите изминатото разстояние от самата светлина.