Mnoho lidí nechápe, co je to „světelný rok“. I když to zní jako měřítko času, protože zahrnuje rok, je to vlastně vzdálenost. V jistém smyslu je to vzdálenost vyjádřená rychlostí světla, takže můžete mít i další opatření, jako je světelný den nebo dokonce světelná sekunda. Toto je však jen část příběhu, protože vzdálenosti v kosmickém měřítku komplikuje expanze struktury časoprostoru. Výpočet světelného roku je snadný, jednoduše vynásobte rychlost světla počtem sekund za rok, ale výpočet kosmologických vzdáleností není tak snadný. Nejjednodušší věc, kterou lze objektivně definovat, je rudý posuv objektu, ale mohou být užitečné i jiné koncepty, jako je vzdálenost komoving.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Najděte vzdálenost, pokud jde o světlo, pomocí vzorce:
dL = ct
KdeCje rychlost světla,dL je vzdálenost atje časové období. Pro světelný rok:
Světelný rok = rychlost světla × počet sekund za rok
Kosmologické vzdálenosti lze zjistit pomocí kosmologické kalkulačky a červeného posunu dotyčného objektu.
Jak vypočítat světelný rok nebo jinou vzdálenost světla
Vypočítejte světelný rok pomocí jednoduchého vzorce:
\ text {světelný rok} = \ text {rychlost světla} \ krát \ text {počet sekund za rok}
Rychlost světla se obvykle označuje symbolemC, a pokud to vynásobíte libovolnou délkou času (t), dostanete tu „vzdálenost světla“ (dL) z výpočtu. Takže můžete napsat:
d_L = ct
Rychlost světla je přibližně 2,998 × 108 m / s, takže světelný rok je:
\ text {světelný rok} = (2,998 \ krát 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365,25 \ text {dny}} {\ text {rok}} \ frac {24 \ text { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ text { m}
Tento výpočet používal 365,25 dní za rok k započítání přestupných let. Podobně je světelný den:
\ text {light day} = (2,998 \ krát 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Kosmologické vzdálenosti a rudý posuv
Vzdálenosti v kosmologickém měřítku jsou komplikované, protože celá struktura časoprostoru se neustále rozšiřuje. Například pokud k nám přijde světelný signál ze vzdálené galaxie, pohybuje se rychlostí světla a dokončení cesty pravděpodobně trvá stovky milionů let. Za tu dobu se prostor sám rozšířil, a tak je vzdálenost ještě větší, než by byla na začátku cesty. Díky tomu je opravdu těžké definovat, o co jdeprostředekříci, že něco urazilo určitou vzdálenost vesmírem. „Rozebíratelná“ vzdálenost se rozšiřuje spolu s prostorem, takže tento problém odpovídá, ale stále to není správné pro všechny účely.
Nejobjektivnějším měřítkem vzdálenosti ve vesmíru je „rudý posuv“. Tím se měří, kolik má světelná vlna „Natáhl“ (posunul jej blíže k červenému konci spektra) kvůli expanzi prostoru během jeho cesta. Pokud se bude pohybovat dále, bude to více posouvat vlnovou délku světla.
Rudý posuv (z) je definován jako:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Kdeλje symbol pro vlnovou délku a indexy „obs“ a „zbytek“ znamenají vlnovou délku, kterou pozorujete, a vlnovou délku v referenčním rámci, kde byla emitována. Vlnovou délku, kdy byla emitována, najdete na základě standardních hodnot získaných v laboratoři, protože různé látky absorbují a emitují světlo ve specifických částech spektra.
Nalezení kosmologické vzdálenosti
Hledání kosmologických vzdáleností je docela náročné. Ačkoli to můžete vypočítat, nejlepším přístupem je použít kosmologickou kalkulačku s již zadanými některými standardními parametry. Zadejte červený posun objektu, ke kterému chcete zjistit vzdálenost, pomocí parametrů navržených pomocí kalkulačka a vrátí mnoho měr vzdálenosti, včetně vzdálenosti úniku a cestování světlem čas. Čas cesty světla (převedený na sekundy, jako v první části) můžete vynásobit rychlostí světla, abyste zjistili vzdálenost, kterou ušlo samotné světlo.
