Sådan beregnes afstanden til Light

Mange mennesker misforstår, hvad et "lysår" er. Selv om det lyder som et mål tid, fordi det omfatter år, er det faktisk en afstand. På en vis måde er det en afstand udtrykt i lysets hastighed, så du kan også have andre tiltag som en lysdag eller endda et lys sekund. Dette er dog kun en del af historien, fordi afstande på en kosmisk skala er kompliceret af udvidelsen af ​​stoffet i rumtiden. Beregning af et lysår er let, blot at formere lysets hastighed med antallet af sekunder om et år, men beregning af kosmologiske afstande er ikke helt så let. Rødskiftet af objektet er det nemmeste at objektivt definere, men der er andre begreber som den comoving afstand, som også kan være nyttig.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Find afstanden i form af lys ved hjælp af formlen:

d

_{L = ct}

Hvor c
er lysets hastighed d
_{L er afstanden, og t
er tidsperioden. For et lysår:}

Lysår = lysets hastighed × antal sekunder om et år

Kosmologiske afstande kan findes ved hjælp af en kosmologisk regnemaskine og redshiftet af det pågældende objekt.

Sådan beregnes et lysår eller anden lysafstand

Beregn et lysår ved hjælp af den enkle formel:

Lysår = lysets hastighed × antal sekunder om året

Lysets hastighed er normalt givet symbolet c
, og hvis du formere det med nogen tid ( t
), får du den "lysafstand "( d
_{L) ud af beregningen. Så du kunne skrive:}

d

_{L = ct}

Lysets hastighed er ca. 2.998 × 10 ^{8 meter pr. Sekund, så et lysår er:}

Lysår = 2.998 × 10 ^{8 m /s × 365,25 dage /år × 24 timer /dag × 60 minutter /time × 60 sekunder /minut}

= 9,46 × 10 ^{15 m}

Denne beregning brugte 365,25 dage om året til at tage højde for springårene. På samme måde er en lysdag:

Lys dag = 2.998 × 10 ^{8 m /s × 24 timer /dag × 60 minutter /time × 60 sekunder /minut}

= 2,59 × 10 ^{13 m}

Kosmologiske afstande og redshift

Afstande over en kosmologisk skala er komplicerede, fordi hele stoffet i rumtiden stiger konstant. Så hvis for eksempel et lyssignal fra en fjern galakse kommer mod os, bevæger den sig ved lysets hastighed og tager sandsynligvis hundredvis af millioner af år for at fuldføre rejsen. I løbet af den tid er rummet selvudvidet, så afstanden er endnu længere end den ville have været i starten af ​​rejsen. Det gør det virkelig svært at definere, hvad det virkelig betyder at sige noget har rejst en vis afstand gennem rummet. "Comoving" -afstanden udvides sammen med rummet, så det står for dette problem, men det er stadig ikke rigtigt for alle formål.

Det mest objektive mål for afstand i rummet er "redshift". Disse foranstaltninger hvor meget lysbølgen har "strakt ud" (bevæger den tættere på den røde ende af spektret) på grund af udvidelsen af ​​rummet under rejsen. Hvis den rejser længere, vil den have skiftet lysets bølgelængde mere.

Redshift ( z
) er defineret som:

z

= ( λ
_{obs - λ
hvile) / λ
hvile}

Hvor λ
er symbolet for bølgelængde og "obs" og "hvile" -abonnenterne betyder den bølgelængde, du observerer, og bølgelængden i referencerammen, hvor den blev udsendt. Du kan finde bølgelængden, når den blev udgivet baseret på standardværdier opnået i et laboratorium, fordi forskellige stoffer absorberer og udsender lys i bestemte dele af spektret.

Find den kosmologiske afstand

Find kosmologiske afstande er ret udfordrende. Selv om du kan beregne det, er den bedste fremgangsmåde at bruge en kosmologisk regnemaskine med nogle standardparametre, der allerede er indlæst. Indtast redshiftet på objektet, som du vil finde afstanden til, ved hjælp af de parametre, der er foreslået af regnemaskinen, og den vil returnere mange distanceforanstaltninger, herunder komovningsafstanden og lysetiden. Du kan formere lysetid (konverteres til sekunder som i første afsnit) ved lysets hastighed for at finde den afstand, der er rejst af selve lyset.