Molte persone fraintendono cosa sia un "anno luce". Anche se sembra una misura del tempo, poiché include l'anno, in realtà è una distanza. In un certo senso, è una distanza espressa in termini di velocità della luce, quindi puoi anche avere altre misure come un giorno-luce o anche un secondo-luce. Tuttavia, questa è solo una parte della storia, perché le distanze su scala cosmica sono complicate dall'espansione del tessuto dello spazio-tempo. Calcolare un anno luce è facile, basta moltiplicare la velocità della luce per il numero di secondi in un anno, ma calcolare le distanze cosmologiche non è così facile. Il redshift dell'oggetto è la cosa più facile da definire oggettivamente, ma ci sono anche altri concetti come la distanza di commovente che possono essere utili.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Trova la distanza in termini di luce usando la formula:
dl = ct
Dovecè la velocità della luce,dl è la distanza, etè il periodo di tempo. Per un anno luce:
Anno luce = velocità della luce × numero di secondi in un anno
Le distanze cosmologiche possono essere trovate utilizzando un calcolatore cosmologico e il redshift dell'oggetto in questione.
Come calcolare un anno luce o un'altra distanza della luce
Calcola un anno luce usando la semplice formula:
\text{anno luce} = \text{velocità della luce}\times \text{numero di secondi in un anno}
La velocità della luce è solitamente indicata con il simboloc, e se lo moltiplichi per un qualsiasi periodo di tempo (t), otterrai quella “distanza di luce” (dl) dal calcolo. Quindi potresti scrivere:
d_L=ct
La velocità della luce è di circa 2,998 × 108 m/s, quindi un anno luce è:
\text{anno luce}=(2.998\times 10^8\text{ m/s})\frac{365.25\text{ giorni}}{\text{anno}}\frac{24\text{ ore}}{\text{giorno}}\frac{60\text{ min}}{\text{hr}}\frac{60\text{ s}}{\text{min}}=9.46\times10^{ 15}\testo{ m}
Tale calcolo ha utilizzato 365,25 giorni all'anno per tenere conto degli anni bisestili. Allo stesso modo, un giorno di luce è:
\text{giorno di luce}=(2.998\times 10^8\text{ m/s})\frac{24\text{ ore}}{\text{giorno}}\frac{60\text{ min}}{ \text{hr}}\frac{60\text{ s}}{\text{min}}=2.59\times10^{13}\text{ m}
Distanze cosmologiche e redshift
Le distanze su scala cosmologica sono complicate perché l'intero tessuto dello spazio-tempo è in continua espansione. Quindi, ad esempio, se un segnale luminoso da una galassia lontana viene verso di noi, si muove alla velocità della luce e probabilmente impiega centinaia di milioni di anni per completare il viaggio. Durante quel tempo, lo spazio stesso si è espanso, e quindi la distanza è ancora più lontana di quanto sarebbe stata all'inizio del viaggio. Questo rende davvero difficile definire cosa sia veramentesi intendeper dire che qualcosa ha percorso una certa distanza nello spazio. La distanza "commovente" si espande insieme allo spazio, quindi spiega questo problema, ma non è ancora giusto per tutti gli scopi.
La misura più oggettiva della distanza nello spazio è il "redshift". Questo misura quanto ha l'onda luminosa "allungato" (avvicinandolo all'estremità rossa dello spettro) a causa dell'espansione dello spazio durante la sua viaggio. Se viaggia più lontano, avrà spostato maggiormente la lunghezza d'onda della luce.
spostamento verso il rosso (z) è definito come:
z=\frac{\lambda_{obs}-\lambda_{rest}}{\lambda_{rest}}
Doveλè il simbolo per la lunghezza d'onda e gli indici "obs" e "rest" indicano rispettivamente la lunghezza d'onda che si osserva e la lunghezza d'onda nel quadro di riferimento in cui è stata emessa. Puoi trovare la lunghezza d'onda quando è stata emessa in base a valori standard ottenuti in laboratorio perché diverse sostanze assorbono ed emettono luce in parti specifiche dello spettro.
Trovare la distanza cosmologica
Trovare le distanze cosmologiche è piuttosto impegnativo. Sebbene sia possibile calcolarlo, l'approccio migliore è utilizzare un calcolatore cosmologico con alcuni parametri standard già inseriti. Inserisci il redshift dell'oggetto di cui vuoi trovare la distanza, utilizzando i parametri suggeriti dal calcolatrice e restituirà molte misure di distanza, inclusa la distanza di spostamento e il viaggio leggero tempo. Puoi moltiplicare il tempo di percorrenza della luce (convertito in secondi, come nella prima sezione) per la velocità della luce per trovare la distanza percorsa dalla luce stessa.