Багато людей неправильно розуміють, що таке "світловий рік". Хоча це звучить як міра часу, оскільки включає рік, насправді це відстань. У певному сенсі це відстань, виражена через швидкість світла, тому ви можете також застосовувати інші міри, такі як світловий день або навіть світлова секунда. Однак це лише частина історії, оскільки відстані в космічному масштабі ускладнюються розширенням тканини простору-часу. Обчислити світловий рік легко, просто помножте швидкість світла на кількість секунд у році, але обчислити космологічні відстані не так просто. Червоний зсув об’єкта - це найпростіше об’єктивно визначити, але є й інші поняття, такі як відстань, що проходить, які також можуть бути корисними.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Знайдіть відстань у термінах світла за формулою:
dL = ct
Деc- швидкість світла,dL - відстань, іт- проміжок часу. За світлий рік:
Світловий рік = швидкість світла × кількість секунд у році
Космологічні відстані можна знайти за допомогою космологічного калькулятора та червоного зміщення розглянутого об’єкта.
Як розрахувати світловий рік чи іншу світлову відстань
Обчисліть світловий рік за простою формулою:
\ text {світловий рік} = \ text {швидкість світла} \ times \ text {кількість секунд у році}
Швидкість світла зазвичай позначається символомc, і якщо помножити його на будь-який проміжок часу (т), ви отримаєте цю "відстань світла" (dL) з розрахунку. Щоб ви могли написати:
d_L = ct
Швидкість світла становить приблизно 2,998 × 108 м / с, отже, світловий рік:
\ text {світловий рік} = (2.998 \ раз 10 ^ 8 \ text {м / с}) \ frac {365.25 \ text {дні}} {\ text {рік}} \ frac {24 \ text { год}} {\ text {день}} \ frac {60 \ text {хв}} {\ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {хв}} = 9,46 \ times10 ^ { 15} \ text { м}
Цей розрахунок використовував 365,25 днів на рік для врахування високосного року. Аналогічним чином, світловий день:
\ text {світловий день} = (2.998 \ раз 10 ^ 8 \ text {м / с}) \ frac {24 \ text {hrs}} {\ text {день}} \ frac {60 \ text {хв}} { \ text {hr}} \ frac {60 \ text {s}} {\ text {min}} = 2,59 \ times10 ^ {13} \ text {m}
Космологічні відстані та червоне зміщення
Відстані в космологічному масштабі ускладнюються, оскільки вся тканина простору-часу постійно розширюється. Так, наприклад, якщо до нас надходить світловий сигнал з далекої галактики, він рухається зі швидкістю світла і, ймовірно, потребує сотень мільйонів років, щоб завершити подорож. За цей час сам простір розширився, і тому відстань ще більше, ніж це було б на початку подорожі. Це дуже важко визначити, що це насправдізасобисказати, що щось пройшло певну відстань у космосі. Відстань "спільного просування" розширюється разом із простором, тому вона пояснює цю проблему, але вона все ще не підходить для всіх цілей.
Найбільш об'єктивною мірою відстані в просторі є "червоне зміщення". Це вимірює кількість світлової хвилі “Розтягнутий” (переміщуючи його ближче до червоного кінця спектра) через розширення простору під час його подорож. Якщо він рухається далі, він більше змістить довжину хвилі світла.
Redshift (z) визначається як:
z = \ frac {\ lambda_ {obs} - \ lambda_ {відпочинок}} {\ lambda_ {відпочинок}}
Деλє символом довжини хвилі, а індекси “obs” та “rest” означають довжину хвилі, яку ви спостерігаєте, і довжину хвилі в опорній рамці, де вона випромінювалася, відповідно. Ви можете знайти довжину хвилі, коли вона випромінювалася, на основі стандартних значень, отриманих в лабораторії, оскільки різні речовини поглинають і випромінюють світло в певних частинах спектра.
Знаходження космологічної відстані
Знайти космологічні відстані досить складно. Хоча ви можете його розрахувати, найкращим підходом є використання космологічного калькулятора з деякими стандартними параметрами, які вже введені. Введіть червоний зсув об’єкта, до якого потрібно знайти відстань, використовуючи параметри, запропоновані калькулятор, і він поверне багато вимірювань відстані, включаючи відстань, що проходить, та пробіг світла час. Ви можете помножити час подорожі світла (перерахований у секунди, як у першому розділі) на швидкість світла, щоб знайти відстань, пройдену самим світлом.
