Многие люди неправильно понимают, что такое «световой год». Хотя это звучит как мера времени, поскольку включает год, на самом деле это расстояние. В каком-то смысле это расстояние, выраженное в скорости света, поэтому вы также можете использовать другие меры, такие как световой день или даже световая секунда. Однако это только часть истории, потому что расстояния в космическом масштабе усложняются расширением ткани пространства-времени. Вычислить световой год легко, просто умножьте скорость света на количество секунд в году, но вычислить космологические расстояния не так уж и легко. Красное смещение объекта легче всего объективно определить, но есть и другие концепции, такие как сопутствующее расстояние, которые также могут быть полезны.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Найдите расстояние в свете по формуле:
dL = ct
Гдеcэто скорость света,dL это расстояние, атэто период времени. Для светового года:
Световой год = скорость света × количество секунд в году
Космологические расстояния можно найти с помощью космологического калькулятора и красного смещения рассматриваемого объекта.
Как рассчитать световой год или другое световое расстояние
Вычислите световой год по простой формуле:
\ text {световой год} = \ text {скорость света} \ times \ text {количество секунд в году}
Скорость света обычно обозначается символомc, и если вы умножите его на любой промежуток времени (т), вы получите это «расстояние света» (dL) вне расчета. Итак, вы могли написать:
d_L = ct
Скорость света составляет примерно 2,998 × 10.8 м / с, поэтому световой год равен:
\ text {световой год} = (2,998 \ times 10 ^ 8 \ text {м / с}) \ frac {365,25 \ text {days}} {\ text {год}} \ frac {24 \ text { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ text { м}
В этом расчете для високосных лет использовалось 365,25 дней в году. Точно так же световой день - это:
\ text {световой день} = (2,998 \ times 10 ^ 8 \ text {м / с}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Космологические расстояния и красное смещение
Расстояния в космологическом масштабе сложны, потому что вся ткань пространства-времени постоянно расширяется. Так, например, если к нам приходит световой сигнал из далекой галактики, он движется со скоростью света и, вероятно, для завершения путешествия требуются сотни миллионов лет. За это время само пространство расширилось, и поэтому расстояние стало даже больше, чем было бы в начале путешествия. Из-за этого очень сложно определить, что на самом делесредствасказать, что что-то прошло определенное расстояние в пространстве. «Сопутствующее» расстояние увеличивается вместе с пространством, поэтому оно составляет проблему, но все же не для всех целей.
Самая объективная мера расстояния в космосе - это «красное смещение». Это измеряет количество световой волны. «Растянуты» (приближая его к красному концу спектра) из-за расширения пространства во время его путешествие. Если он пойдет дальше, он сместит длину волны света больше.
Красное смещение (z) определяется как:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Гдеλ- это символ длины волны, а нижние индексы «obs» и «rest» означают длину волны, которую вы наблюдаете, и длину волны в системе отсчета, где она была излучена, соответственно. Вы можете найти длину волны, когда она была излучена, на основе стандартных значений, полученных в лаборатории, потому что разные вещества поглощают и излучают свет в определенных частях спектра.
Нахождение космологического расстояния
Найти космологические расстояния довольно сложно. Хотя вы можете рассчитать это, лучший подход - использовать космологический калькулятор с уже введенными стандартными параметрами. Введите красное смещение объекта, расстояние до которого вы хотите найти, используя параметры, предложенные калькулятор, и он вернет множество измерений расстояния, включая сопутствующее расстояние и световой путь. время. Вы можете умножить время прохождения света (преобразованное в секунды, как в первом разделе) на скорость света, чтобы найти расстояние, пройденное самим светом.