Mnoho ľudí nechápe, čo je to „svetelný rok“. Aj keď to znie ako meradlo času, pretože obsahuje rok, je to v skutočnosti vzdialenosť. V istom zmysle je to vzdialenosť vyjadrená ako rýchlosť svetla, takže môžete mať aj iné opatrenia, napríklad svetelný deň alebo dokonca svetelnú sekundu. Toto je však iba časť príbehu, pretože vzdialenosti v kozmickom meradle komplikuje rozširovanie štruktúry časopriestoru. Výpočet svetelného roka je jednoduchý, jednoducho vynásobte rýchlosť svetla počtom sekúnd za rok, ale výpočet kozmologických vzdialeností nie je tak ľahký. Najjednoduchšie je objektívne definovať červený posun objektu, ale môžu byť užitočné aj iné koncepty, ako napríklad vzdialenosť prekonania.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Nájdite vzdialenosť z hľadiska svetla pomocou vzorca:
dĽ = ct
Kdecje rýchlosť svetla,dĽ je vzdialenosť atje časové obdobie. Na svetelný rok:
Svetelný rok = rýchlosť svetla × počet sekúnd za rok
Kozmologické vzdialenosti je možné zistiť pomocou kozmologickej kalkulačky a červeného posunu predmetného objektu.
Ako vypočítať svetelný rok alebo inú svetelnú vzdialenosť
Vypočítajte svetelný rok pomocou jednoduchého vzorca:
\ text {light year} = \ text {speed of light} \ times \ text {počet sekúnd za rok}
Rýchlosť svetla sa zvyčajne označuje symbolomc, a ak ho vynásobíte ľubovoľným časovým obdobím (t), získate túto „vzdialenosť svetla“ (dĽ) z výpočtu. Môžete teda napísať:
d_L = ct
Rýchlosť svetla je približne 2,998 × 108 m / s, takže svetelný rok je:
\ text {svetelný rok} = (2,998 \ krát 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365,25 \ text {dni}} {\ text {rok}} \ frac {24 \ text { hrs}} {\ text {day}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ text { m}
Tento výpočet slúžil na zohľadnenie priestupných rokov 365,25 dňa ročne. Podobne je svetelný deň:
\ text {light day} = (2,998 \ krát 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 \ krát10 ^ {13} \ text {m}
Kozmologické vzdialenosti a červený posun
Vzdialenosti v kozmologickom meradle sú komplikované, pretože sa neustále rozširuje celá štruktúra časopriestoru. Takže napríklad ak k nám prichádza svetelný signál zo vzdialenej galaxie, pohybuje sa rýchlosťou svetla a dokončenie cesty pravdepodobne trvá stovky miliónov rokov. Za ten čas sa samotný priestor rozšíril, a tak je vzdialenosť ešte vzdialenejšia, ako by bola na začiatku cesty. Takto je skutočne ťažké definovať, čo to v skutočnosti jeznamenápovedať, že niečo prešlo určitú vzdialenosť vesmírom. „Príchodová“ vzdialenosť sa rozširuje spolu s priestorom, takže predstavuje tento problém, ale stále to nie je správne na všetky účely.
Najobjektívnejšou mierou vzdialenosti v priestore je „červený posun“. Týmto sa meria, koľko má svetelná vlna „Natiahnutý“ (posunul ho bližšie k červenému koncu spektra) z dôvodu rozpínania sa priestoru počas jeho cesta. Ak sa bude pohybovať ďalej, bude to viac posúvať vlnovú dĺžku svetla.
Červený posun (z) je definovaný ako:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Kdeλje symbol vlnovej dĺžky a dolné indexy „obs“ a „zvyšok“ znamenajú vlnovú dĺžku, ktorú pozorujete, a vlnovú dĺžku v referenčnom rámci, kde bola emitovaná. Vlnovú dĺžku, keď bola emitovaná, nájdete na základe štandardných hodnôt získaných v laboratóriu, pretože rôzne látky absorbujú a emitujú svetlo v konkrétnych častiach spektra.
Nájdenie kozmologickej vzdialenosti
Nájsť kozmologické vzdialenosti je dosť náročné. Aj keď to viete vypočítať, najlepším riešením je použiť kozmologickú kalkulačku s už zadanými štandardnými parametrami. Zadajte červený posun objektu, ku ktorému chcete zistiť vzdialenosť, pomocou parametrov navrhnutých v kalkulačka a vráti mnoho meraní vzdialenosti, vrátane vzdialenosti útlmu a cestovania svetlom čas. Čas cesty svetla (prepočítaný na sekundy, ako v prvej časti) môžete vynásobiť rýchlosťou svetla, aby ste našli vzdialenosť prejdenú samotným svetlom.