Πολλοί άνθρωποι παρερμηνεύουν τι είναι το «έτος φωτός». Αν και ακούγεται σαν μέτρο του χρόνου, επειδή περιλαμβάνει το έτος, είναι πραγματικά μια απόσταση. Κατά μία έννοια, είναι μια απόσταση που εκφράζεται σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός, οπότε μπορείτε επίσης να έχετε άλλα μέτρα όπως μια ημέρα φωτός ή ακόμα και ένα δευτερόλεπτο. Ωστόσο, αυτό είναι μόνο μέρος της ιστορίας, επειδή οι αποστάσεις σε κοσμική κλίμακα περιπλέκονται από την επέκταση του ιστού του χωροχρόνου. Ο υπολογισμός ενός έτους φωτός είναι εύκολος, πολλαπλασιάστε την ταχύτητα του φωτός με τον αριθμό των δευτερολέπτων σε ένα χρόνο, αλλά ο υπολογισμός των κοσμολογικών αποστάσεων δεν είναι τόσο εύκολος. Η κόκκινη μετατόπιση του αντικειμένου είναι το ευκολότερο πράγμα να προσδιοριστεί αντικειμενικά, αλλά υπάρχουν και άλλες έννοιες όπως η μετακινούμενη απόσταση που μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Βρείτε την απόσταση σε όρους φωτός χρησιμοποιώντας τον τύπο:
ρεμεγάλο = ct
Οπουντοείναι η ταχύτητα του φωτός,ρεμεγάλο είναι η απόσταση καιτείναι η χρονική περίοδος. Για ένα ελαφρύ έτος:
Έτος φωτός = ταχύτητα φωτός × αριθμός δευτερολέπτων σε ένα έτος
Μπορούν να βρεθούν κοσμολογικές αποστάσεις χρησιμοποιώντας μια κοσμολογική αριθμομηχανή και την κόκκινη μετατόπιση του εν λόγω αντικειμένου.
Πώς να υπολογίσετε ένα ελαφρύ έτος ή άλλη απόσταση φωτός
Υπολογίστε ένα έτος φωτός χρησιμοποιώντας τον απλό τύπο:
\ text {light year} = \ text {ταχύτητα φωτός} \ φορές \ κείμενο {αριθμός δευτερολέπτων ανά έτος}
Η ταχύτητα του φωτός συνήθως δίνεται στο σύμβολοντοκαι αν τον πολλαπλασιάσετε με οποιοδήποτε χρονικό διάστημα (τ), θα λάβετε αυτήν την «απόσταση φωτός» (ρεμεγάλοεκτός υπολογισμού. Έτσι θα μπορούσατε να γράψετε:
d_L = ct
Η ταχύτητα του φωτός είναι περίπου 2,998 × 108 m / s, οπότε ένα έτος φωτός είναι:
\ text {light year} = (2.998 \ φορές 10 ^ 8 \ κείμενο {m / s}) \ frac {365.25 \ text {days}} {\ text {year}} \ frac {24 \ κείμενο { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9,46 \ φορές10 ^ { 15} \ κείμενο { Μ}
Αυτός ο υπολογισμός χρησιμοποίησε 365,25 ημέρες ετησίως για τον υπολογισμό των ετών άλματος. Ομοίως, μια ελαφριά μέρα είναι:
\ text {light day} = (2.998 \ φορές 10 ^ 8 \ κείμενο {m / s}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ φορές10 ^ {13} \ κείμενο {m}
Κοσμολογικές αποστάσεις και ερυθρή μετατόπιση
Οι αποστάσεις σε μια κοσμολογική κλίμακα είναι περίπλοκες επειδή ολόκληρο το ύφασμα του χωροχρόνου επεκτείνεται συνεχώς. Έτσι, για παράδειγμα, εάν ένα ελαφρύ σήμα από έναν μακρινό γαλαξία φτάσει προς εμάς, κινείται με την ταχύτητα του φωτός και πιθανώς διαρκεί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρώσει το ταξίδι. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο ίδιος ο χώρος έχει επεκταθεί και έτσι η απόσταση είναι ακόμη πιο μακριά από ό, τι θα ήταν στην αρχή του ταξιδιού. Αυτό καθιστά πολύ δύσκολο να προσδιορίσει τι πραγματικάπου σημαίνειγια να πούμε ότι κάτι έχει διανύσει μια συγκεκριμένη απόσταση στο διάστημα Η απόσταση "comoving" επεκτείνεται μαζί με το διάστημα, οπότε εξηγεί αυτό το πρόβλημα, αλλά εξακολουθεί να μην είναι σωστό για όλους τους σκοπούς.
Το πιο αντικειμενικό μέτρο της απόστασης στο διάστημα είναι το "redshift". Αυτό μετρά πόσο έχει το κύμα φωτός «Τεντωμένο» (μετακινώντας το πιο κοντά στο κόκκινο άκρο του φάσματος) λόγω της επέκτασης του χώρου κατά τη διάρκεια του ταξίδι. Εάν ταξιδεύει πιο μακριά, θα έχει μετατοπίσει περισσότερο το μήκος κύματος του φωτός.
Redshift (ζορίζεται ως:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Οπουλείναι το σύμβολο για το μήκος κύματος και οι συνδρομές "obs" και "rest" σημαίνουν το μήκος κύματος που παρατηρείτε και το μήκος κύματος στο πλαίσιο αναφοράς όπου εκπέμπεται αντίστοιχα. Μπορείτε να βρείτε το μήκος κύματος όταν εκπέμπεται με βάση τις τυπικές τιμές που λαμβάνονται σε ένα εργαστήριο επειδή διαφορετικές ουσίες απορροφούν και εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μέρη του φάσματος.
Εύρεση της κοσμολογικής απόστασης
Η εύρεση κοσμολογικών αποστάσεων είναι αρκετά δύσκολη. Παρόλο που μπορείτε να τον υπολογίσετε, η καλύτερη προσέγγιση είναι να χρησιμοποιήσετε μια κοσμολογική αριθμομηχανή με ήδη τυπικές παραμέτρους. Εισαγάγετε την κόκκινη μετατόπιση του αντικειμένου στο οποίο θέλετε να βρείτε την απόσταση, χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους που προτείνει το αριθμομηχανή και θα επιστρέψει πολλά μέτρα απόστασης, συμπεριλαμβανομένης της απόστασης κίνησης και της διαδρομής φωτός χρόνος. Μπορείτε να πολλαπλασιάσετε τον χρόνο ταξιδιού φωτός (μετατρέπεται σε δευτερόλεπτα, όπως στην πρώτη ενότητα) με την ταχύτητα του φωτός για να βρείτε την απόσταση που διανύει το ίδιο το φως.
