Många människor missförstår vad ett "ljusår" är. Även om det låter som ett mått på tid, eftersom det inkluderar år, är det faktiskt ett avstånd. På sätt och vis är det ett avstånd uttryckt i ljusets hastighet, så du kan också ha andra mått som en ljusdag eller till och med en ljussekund. Detta är dock bara en del av berättelsen, eftersom avstånd i kosmisk skala kompliceras av utvidgningen av rymdtidens väv. Att beräkna ett ljusår är enkelt, multiplicera helt enkelt ljusets hastighet med antalet sekunder på ett år, men det är inte så lätt att beräkna kosmologiska avstånd. Objektets rödförskjutning är det enklaste att objektivt definiera, men det finns andra begrepp som det kommande avståndet som också kan vara användbart.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Hitta avståndet i termer av ljus med formeln:
dL = ct
Varcär ljusets hastighet,dL är avståndet, ochtär tidsperioden. För ett ljusår:
Ljusår = ljusets hastighet × antal sekunder per år
Kosmologiska avstånd kan hittas med hjälp av en kosmologisk räknare och redshift för objektet i fråga.
Hur man beräknar ett ljusår eller annat ljusavstånd
Beräkna ett ljusår med den enkla formeln:
\ text {ljusår} = \ text {ljusets hastighet} \ gånger \ text {antal sekunder per år}
Ljusets hastighet ges vanligtvis symbolenc, och om du multiplicerar den med vilken tid som helst (t) får du det ”ljusavståndet” (dL) ur beräkningen. Så du kan skriva:
d_L = ct
Ljusets hastighet är ungefär 2.998 × 108 m / s, så ett ljusår är:
\ text {ljusår} = (2.998 \ gånger 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {365.25 \ text {dagar}} {\ text {år}} \ frac {24 \ text { hrs}} {\ text {dag}} \ frac {60 \ text {min}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 9.46 \ times10 ^ { 15} \ text { m}
Den beräkningen använde 365,25 dagar per år för att redovisa skottår. På samma sätt är en ljusdag:
\ text {ljusdag} = (2.998 \ gånger 10 ^ 8 \ text {m / s}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {dag}} \ frac {60 \ text {min}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Kosmologiska avstånd och rödförskjutning
Avstånd över en kosmologisk skala är komplicerade eftersom hela rymdtidens struktur utvidgas ständigt. Så till exempel, om en ljussignal från en avlägsen galax kommer mot oss, rör sig den med ljusets hastighet och det tar förmodligen hundratals miljoner år att slutföra resan. Under den tiden har själva rymden utvidgats, och avståndet är ännu längre än det skulle ha varit i början av resan. Detta gör det väldigt svårt att definiera vad det egentligen ärinnebär attatt säga att något har rest ett visst avstånd genom rymden. Avståndet "comoving" expanderar tillsammans med utrymme, så det står för detta problem, men det är fortfarande inte rätt för alla ändamål.
Det mest objektiva måttet på avstånd i rymden är ”redshift”. Detta mäter hur mycket ljusvågen har "Sträckt ut" (flyttar det närmare den röda änden av spektrumet) på grund av rymdens expansion under dess resa. Om den färdas längre kommer den att ha flyttat ljusets våglängd mer.
Rödförskjutning (z) är definierad som:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {rest}} {\ lambda_ {rest}}
Varλär symbolen för våglängden och "obs" och "resten" prenumerationer betyder våglängden du observerar respektive våglängden i referensramen där den emitterades. Du kan hitta våglängden när den emitterades baserat på standardvärden som erhållits i ett laboratorium eftersom olika ämnen absorberar och avger ljus i specifika delar av spektrumet.
Hitta det kosmologiska avståndet
Att hitta kosmologiska avstånd är ganska utmanande. Även om du kan beräkna det är det bästa sättet att använda en kosmologisk räknare med några standardparametrar som redan har matats in. Ange rödförskjutningen för det objekt du vill hitta avståndet till, med de parametrar som föreslås av kalkylatorn, och den kommer att returnera många avståndsmått, inklusive det kommande avståndet och ljusrörelsen tid. Du kan multiplicera ljusets restid (omvandlad till sekunder, som i första avsnittet) med ljusets hastighet för att hitta det avstånd som själva ljuset har rest.
