หลายคนเข้าใจผิดว่า "ปีแสง" คืออะไร แม้ว่าจะฟังดูเหมือนเป็นหน่วยวัดของเวลา เพราะมันรวมถึงปีด้วย จริงๆ แล้วมันคือระยะทาง ในแง่หนึ่ง ระยะทางที่แสดงเป็นความเร็วของแสง คุณจึงสามารถใช้มาตรการอื่นๆ เช่น วันแสงหรือแม้แต่วินาทีแสงได้ อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราว เนื่องจากระยะทางในระดับจักรวาลนั้นซับซ้อนโดยการขยายตัวของโครงสร้างของกาลอวกาศ การคำนวณปีแสงเป็นเรื่องง่าย เพียงคูณความเร็วของแสงด้วยจำนวนวินาทีในหนึ่งปี แต่การคำนวณระยะทางของจักรวาลนั้นไม่ง่ายนัก redshift ของวัตถุเป็นสิ่งที่ง่ายที่สุดในการกำหนดอย่างเป็นกลาง แต่มีแนวคิดอื่นๆ เช่น ระยะการโคจรที่อาจเป็นประโยชน์เช่นกัน
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ค้นหาระยะทางในรูปของแสงโดยใช้สูตร:
dหลี่ = กะรัต
ที่ไหนคคือความเร็วแสงdหลี่ คือระยะทาง และtคือช่วงเวลา สำหรับปีแสง:
ปีแสง = ความเร็วแสง × จำนวนวินาทีในหนึ่งปี a
ระยะทางจักรวาลวิทยาสามารถพบได้โดยใช้เครื่องคำนวณจักรวาลวิทยาและการเลื่อนไปทางแดงของวัตถุที่เป็นปัญหา
วิธีการคำนวณปีแสงหรือระยะทางแสงอื่นๆ
คำนวณปีแสงโดยใช้สูตรง่ายๆ ดังนี้
\text{ปีแสง} = \ข้อความ{ความเร็วของแสง}\ครั้ง \ข้อความ{จำนวนวินาทีในหนึ่งปี}
ความเร็วของแสงมักจะถูกกำหนดเป็นสัญลักษณ์คและถ้าคุณคูณมันด้วยระยะเวลาใด ๆ (t) คุณจะได้ “ระยะแสง” (dหลี่) ออกจากการคำนวณ ดังนั้นคุณสามารถเขียน:
d_L=ct
ความเร็วแสงประมาณ 2.998 × 108 m/s ดังนั้นปีแสงคือ:
\text{ปีแสง}=(2.998\times 10^8\text{ m/s})\frac{365.25\text{ days}}{\text{year}}\frac{24\text{ ชั่วโมง}}{\text{day}}\frac{60\text{ min}}{\text{hr}}\frac{60\text{ s}}{\text{min}}=9.46\times10^{ 15}\ข้อความ{ ม.}
การคำนวณนั้นใช้เวลา 365.25 วันต่อปีเพื่อพิจารณาปีอธิกสุรทิน ในทำนองเดียวกัน วันแสงคือ:
\text{light day}=(2.998\times 10^8\text{ m/s})\frac{24\text{ ชั่วโมง}}{\text{day}}\frac{60\text{ min}}{ \text{hr}}\frac{60\text{ s}}{\text{min}}=2.59\times10^{13}\text{ m}
ระยะทางจักรวาลวิทยาและเรดชิฟต์
ระยะทางเหนือมาตราส่วนจักรวาลวิทยานั้นซับซ้อนเพราะโครงสร้างทั้งหมดของกาลอวกาศขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น หากสัญญาณแสงจากดาราจักรที่อยู่ห่างไกลเข้ามาหาเรา มันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงและอาจใช้เวลาหลายร้อยล้านปีในการเดินทางให้เสร็จสิ้น ในช่วงเวลานั้น ตัวอวกาศเองก็ได้ขยายออกไป ดังนั้นระยะทางจึงยิ่งไกลกว่าที่เคยเป็นในช่วงเริ่มต้นของการเดินทาง มันทำให้ยากจริงๆ ที่จะนิยามว่าจริงๆ แล้วมันคืออะไรหมายถึงเพื่อบอกว่าบางสิ่งบางอย่างได้เดินทางไปในอวกาศเป็นระยะทางหนึ่ง ระยะ "การเคลื่อนตัว" ขยายออกไปพร้อมกับพื้นที่ ดังนั้นจึงกล่าวถึงปัญหานี้ แต่ก็ยังไม่เหมาะสำหรับทุกวัตถุประสงค์
การวัดระยะทางในอวกาศที่เป็นกลางที่สุดคือ "redshift" นี่วัดว่าคลื่นแสงมีเท่าไหร่ “ยืดออก” (เคลื่อนเข้าใกล้ปลายสเปกตรัมสีแดงมากขึ้น) เนื่องจากการขยายพื้นที่ในช่วง การเดินทาง ถ้ามันเคลื่อนที่ได้ไกลขึ้น มันจะเปลี่ยนความยาวคลื่นของแสงให้มากขึ้น
เรดชิฟต์ (z) ถูกกำหนดเป็น:
z=\frac{\lambda_{obs}-\lambda_{rest}}{\lambda_{rest}}
ที่ไหนλเป็นสัญลักษณ์ของความยาวคลื่น และตัวห้อย "obs" และ "rest" หมายถึงความยาวคลื่นที่คุณสังเกต และความยาวคลื่นในหน้าต่างอ้างอิงที่ปล่อยออกมาตามลำดับ คุณสามารถค้นหาความยาวคลื่นเมื่อปล่อยออกมาตามค่ามาตรฐานที่ได้รับในห้องปฏิบัติการ เนื่องจากสารต่างๆ ดูดซับและเปล่งแสงในส่วนเฉพาะของสเปกตรัม
การหาระยะทางจักรวาล Co
การค้นหาระยะทางจักรวาลค่อนข้างท้าทาย แม้ว่าคุณจะสามารถคำนวณได้ แต่วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้เครื่องคำนวณจักรวาลวิทยาที่มีพารามิเตอร์มาตรฐานบางอย่างที่ป้อนไว้แล้ว ป้อน redshift ของวัตถุที่คุณต้องการค้นหาระยะทางโดยใช้พารามิเตอร์ที่แนะนำโดย เครื่องคิดเลข และจะส่งกลับค่าการวัดระยะทางหลายๆ แบบ รวมทั้งระยะทางโคจรและการเดินทางของแสง เวลา. คุณสามารถคูณเวลาการเดินทางของแสง (แปลงเป็นวินาที เช่นเดียวกับในส่วนแรก) ด้วยความเร็วของแสงเพื่อค้นหาระยะทางที่แสงเดินทางเอง