Sådan beregnes lysafstand

Mange mennesker misforstår, hvad et ”lysår” er. Selvom det lyder som et mål for tiden, fordi det inkluderer år, er det faktisk en afstand. På en måde er det en afstand udtrykt i lysets hastighed, så du kan også have andre mål som en lysdag eller endda et lyssekund. Dette er dog kun en del af historien, fordi afstande i en kosmisk skala kompliceres af udvidelsen af rummet-tiden. Det er nemt at beregne et lysår, gang blot lysets hastighed med antallet af sekunder i et år, men beregning af kosmologiske afstande er ikke så let. Rødskiftet af objektet er den nemmeste ting at objektivt definere, men der er andre koncepter som den afstigende afstand, der også kan være nyttig.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Find afstanden med hensyn til lys ved hjælp af formlen:

d

_{L \u003d ct}

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

Lysår \u003d lysets hastighed × antal sekunder i et år

Kosmologiske afstande kan findes ved hjælp af en kosmologisk lommeregner og den røde forskydning af det pågældende objekt.
Sådan beregnes et lysår eller anden lysafstand

Beregn et lysår ved hjælp af den enkle formel:

Lysår \u003d lysets hastighed × antal sekunder i et år

Lysets hastighed gives normalt symbolet c
, og hvis du multiplicerer det med et hvilket som helst tidsrum ( t
), får du den "lysafstand" (< em> d
_{L) ud af beregningen. Så du kunne skrive:}

d

_{L \u003d ct}

Lysets hastighed er cirka 2.998 × 10 ^{8 meter i sekundet, så et lysår er:}

Lysår \u003d 2.998 × 10 ^{8 m /s × 365,25 dage /år × 24 timer /dag × 60 minutter /time × 60 sekunder /minut}

\u003d 9,46 × 10 ^{15 m}

Denne beregning brugte 365,25 dage om året til at redegøre for skudår. Tilsvarende er en lysdag:

Lysdag \u003d 2.998 × 10 ^{8 m /s × 24 timer /dag × 60 minutter /time × 60 sekunder /minut}

\u003d 2.59 × 10 ^{13 m - Kosmologiske afstande og redshift}

Afstande over en kosmologisk skala er kompliceret, fordi hele tidens stof konstant udvides. Så hvis for eksempel et lyssignal fra en fjern galakse kommer mod os, bevæger det sig med lysets hastighed og tager sandsynligvis hundreder af millioner af år at afslutte rejsen. I løbet af denne tid er selve rummet udvidet, og derfor er afstanden endnu længere, end det ville have været i starten af rejsen. Dette gør det virkelig svært at definere, hvad det virkelig betyder at sige, at noget har rejst en vis afstand gennem rummet. Den "comoving" -afstand udvides sammen med plads, så den tegner sig for dette problem, men det er stadig ikke rigtigt til alle formål.

Det mest objektive mål for afstand i rummet er "rødskift." Dette måler hvor meget lysbølgen har "strakt sig ud" (flytter den tættere på den røde ende af spektret) på grund af udvidelsen af rummet under dens rejse. Hvis det kører længere, vil det have skiftet lysets bølgelængde mere.

Redshift ( z
) er defineret som:

z

\u003d ( λ
_{obs - λ
hvile) / λ
resten}

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

At finde kosmologiske afstande er ret udfordrende . Selvom du kan beregne det, er den bedste metode at bruge en kosmologisk lommeregner med nogle standardparametre, der allerede er indtastet. Indtast rødskiftet på det objekt, du vil finde afstanden til, ved hjælp af de parametre, der er foreslået af lommeregneren, og det vil returnere mange afstandsmål, herunder den komende afstand og lysrejsetiden. Du kan multiplicere lysets rejsetid (konverteret til sekunder som i det første afsnit) med lysets hastighed for at finde afstanden, som selve lyset har rejst.