Daugelis žmonių neteisingai supranta, kas yra „šviesos metai“. Nors tai skamba kaip laiko matas, nes jis apima metus, tai iš tikrųjų yra atstumas. Tam tikra prasme tai atstumas, išreikštas šviesos greičiu, todėl taip pat galite turėti kitas priemones, pavyzdžiui, šviesos dieną ar net šviesos sekundę. Tačiau tai tik dalis istorijos, nes atstumus kosminiu mastu komplikuoja erdvės-laiko audinio išsiplėtimas. Apskaičiuoti šviesos metus yra lengva, paprasčiausiai padauginkite šviesos greitį iš sekundžių skaičiaus per metus, tačiau apskaičiuoti kosmologinius atstumus nėra taip lengva. Raudoną objekto poslinkį yra lengviausia objektyviai apibrėžti, tačiau gali būti naudingos ir kitos sąvokos, pvz., Atstumas tarp atstumo.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Pagal formulę raskite atstumą pagal šviesą:
dL = ct
Kurcyra šviesos greitis,dL yra atstumas irtyra laikotarpis. Šviesiems metams:
Šviesos metai = šviesos greitis × sekundžių skaičius per metus
Kosmologinius atstumus galima rasti naudojant kosmologinę skaičiuoklę ir atitinkamo objekto raudoną poslinkį.
Kaip apskaičiuoti šviesos metus ar kitą šviesos atstumą
Apskaičiuokite šviesos metus naudodami paprastą formulę:
\ text {light year} = \ text {šviesos greitis} \ times \ text {sekundžių skaičius per metus}
Šviesos greičiui paprastai suteikiamas simboliscir jei padauginsite iš bet kurios trukmės (t), gausite tą „šviesos atstumą“ (dL) iš skaičiavimo. Taigi galėtumėte parašyti:
d_L = ct
Šviesos greitis yra maždaug 2.998 × 108 m / s, taigi šviesos metai yra:
\ text {light year} = (2.998 \ times 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365.25 \ text {days}} {\ text {year}} \ frac {24 \ text { val.}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9.46 \ times10 ^ { 15} \ text { m}
Atliekant skaičiavimą keliamaisiais metais buvo naudojamos 365,25 dienos per metus. Panašiai šviesos diena yra:
\ text {light day} = (2.998 \ times 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}
Kosmologiniai atstumai ir raudonas poslinkis
Atstumai per kosmologinę skalę yra komplikuoti, nes visas erdvėlaikio audinys nuolat plečiasi. Pavyzdžiui, jei šviesos signalas iš tolimos galaktikos ateina mūsų link, jis juda šviesos greičiu ir kelionei užbaigti tikriausiai reikia šimtų milijonų metų. Per tą laiką pati erdvė išsiplėtė, todėl atstumas yra dar didesnis, nei būtų buvęs kelionės pradžioje. Todėl labai sunku apibrėžti, kas iš tikrųjųreiškiapasakyti ką nors nuvažiavo tam tikrą atstumą per kosmosą. "Comoving" atstumas plečiasi kartu su erdve, todėl tai lemia šią problemą, tačiau vis tiek nėra tinkama visiems tikslams.
Objektyviausias atstumo erdvėje matas yra „raudonas poslinkis“. Tai matuoja šviesos bangos kiekį „Ištemptas“ (priartinant jį prie raudonojo spektro galo) dėl erdvės išsiplėtimo jo metu kelionė. Jei jis keliaus toliau, jis bus labiau perkėlęs šviesos bangos ilgį.
Raudonas poslinkis (z) apibrėžiama taip:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Kurλyra bangos ilgio simbolis, o „obs“ ir „rest“ abonementai reiškia jūsų stebimą bangos ilgį ir bangos ilgį atitinkamame etaloniniame rėme. Bangos ilgį, kai jis buvo išleistas, galite rasti remdamiesi laboratorijoje gautomis standartinėmis vertėmis, nes skirtingos medžiagos absorbuoja ir skleidžia šviesą konkrečiose spektro dalyse.
Kosmologinio atstumo radimas
Surasti kosmologinius atstumus yra gana sunku. Nors galite tai apskaičiuoti, geriausias būdas yra naudoti kosmologinę skaičiuoklę su kai kuriais standartiniais parametrais, kurie jau įvedami. Įveskite objekto, iki kurio norite rasti atstumą, raudoną poslinkį, naudodami parametrus, kuriuos siūlo skaičiuoklę, ir tai pateiks daugybę atstumo matų, įskaitant mažesnį atstumą ir lengvą kelionę laikas. Norėdami surasti pačios šviesos nuvažiuotą atstumą, galite padauginti šviesos kelionės laiką (perskaičiuotą į sekundes, kaip ir pirmame skyriuje) iš šviesos greičio.