Monet ihmiset ymmärtävät väärin, mitä "valovuosi" on. Vaikka se kuulostaa ajan mitalta, koska se sisältää vuoden, se on itse asiassa etäisyys. Tavallaan se on etäisyys ilmaistuna valon nopeudella, joten voit käyttää myös muita mittoja, kuten valopäivää tai jopa valosekuntia. Tämä on kuitenkin vain osa tarinaa, koska kosmisen mittakaavan etäisyydet ovat monimutkaisia avaruusajan kudoksen laajenemisen myötä. Valovuoden laskeminen on helppoa, yksinkertaisesti kerro valon nopeus sekuntien määrällä vuodessa, mutta kosmologisten etäisyyksien laskeminen ei ole aivan yhtä helppoa. Kohteen punainen siirtymä on helpoin määrittää objektiivisesti, mutta on myös muita käsitteitä, kuten yhdistävä etäisyys, joista voi olla hyötyä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Etsi etäisyys valon suhteen kaavalla:
dL = ct
Missäcon valon nopeus,dL on etäisyys jaton ajanjakso. Kevyt vuosi:
Valovuosi = valon nopeus × sekuntien määrä vuodessa
Kosmologiset etäisyydet löytyvät käyttämällä kosmologista laskinta ja kyseisen objektin punasiirtymää.
Valovuoden tai muun valon etäisyyden laskeminen
Laske valovuosi yksinkertaisen kaavan avulla:
\ text {valovuosi} = \ text {valon nopeus} \ kertaa \ text {sekuntien määrä vuodessa}
Valon nopeudelle annetaan yleensä symbolicja jos kerrot sen millä tahansa ajanjaksolla (t), saat tämän "valon etäisyyden" (dL) laskennasta. Joten voisit kirjoittaa:
d_L = ct
Valon nopeus on noin 2.998 × 108 m / s, joten valovuosi on:
\ text {valovuosi} = (2.998 \ kertaa 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365.25 \ text {days}} {\ text {year}} \ frac {24 \ text { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9.46 \ kertaa10 ^ { 15} \ text { m}
Laskennassa käytettiin 365,25 päivää vuodessa karkausvuosien huomioon ottamiseksi. Samoin valopäivä on:
\ text {light day} = (2.998 \ kertaa 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 \ kertaa10 ^ {13} \ text {m}
Kosmologiset etäisyydet ja punasiirto
Etäisyydet kosmologisessa mittakaavassa ovat monimutkaisia, koska koko aika-ajan kangas laajenee jatkuvasti. Joten jos esimerkiksi kaukaisen galaksin valosignaali tulee meitä kohti, se liikkuu valon nopeudella ja kestää todennäköisesti satoja miljoonia vuosia matkan suorittamiseen. Tuona aikana avaruus itsessään on laajentunut, joten etäisyys on vielä pidempi kuin se olisi ollut matkan alussa. Tämän vuoksi on todella vaikea määritellä, mitä se todella ontarkoittaasanoa jotain on kulkenut tietyn matkan avaruudessa. "Comoving" -matka laajenee avaruuden mukana, joten se selittää tämän ongelman, mutta se ei silti ole oikea kaikkiin tarkoituksiin.
Objektiivisin etäisyyden mitta avaruudessa on “punainen siirtymä”. Tämä mittaa kuinka paljon valoaalto on "Venytetty" (siirtämällä sitä lähemmäksi spektrin punaista päätä), koska avaruus laajenee sen aikana matka. Jos se kulkee kauemmas, se on siirtänyt valon aallonpituutta enemmän.
Punainen vaihto (z) määritellään seuraavasti:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {lepo}} {\ lambda_ {lepo}}
Missäλon aallonpituuden symboli ja "obs" ja "rest" alatilaukset tarkoittavat havaitsemasi aallonpituutta ja vastaavasti aallonpituutta viitekehyksessä, jossa se lähetettiin. Aallonpituus, kun se lähetettiin, löytyy laboratoriossa saatujen standardiarvojen perusteella, koska eri aineet absorboivat ja lähettävät valoa spektrin tietyissä osissa.
Kosmologisen etäisyyden löytäminen
Kosmologisten etäisyyksien löytäminen on melko haastavaa. Vaikka voit laskea sen, paras tapa on käyttää kosmologista laskinta, johon on jo syötetty joitain vakioparametreja. Syötä objektin punainen siirtymä, johon haluat löytää etäisyyden, käyttämällä laskin, ja se palauttaa monia etäisyysmittauksia, mukaan lukien yhdistävän etäisyyden ja kevyen matkan aika. Voit kertoa valon matka-ajan (muunnettuna sekunneiksi, kuten ensimmäisessä osassa) valon nopeudella löytääksesi itse kulkeman matkan.