Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Kuinka laskea valovuosi tai muu valoetäisyys
- Kosmologiset etäisyydet ja punasiirtymä
- Kosmologisen etäisyyden löytäminen
Monet ihmiset ymmärtävät väärin, mikä on ”valovuosi”. Vaikka se kuulostaa ajan mitalta, koska se sisältää vuoden, se on todellakin etäisyys. Tietyssä mielessä se on etäisyys, joka ilmaistaan valon nopeudella, joten sinulla voi olla myös muita mittoja, kuten kevyt päivä tai edes valo sekunti. Tämä on kuitenkin vain osa tarinaa, koska etäisyydet kosmisessa mittakaavassa ovat monimutkaisia avaruus-ajan kankaan laajenemisesta. Laskea valovuosi on helppoa, kerro vain valon nopeus sekuntien määrällä vuodessa, mutta kosmologisten etäisyyksien laskeminen ei ole niin helppoa. Objektin punasiirtymä on helpoin objektiivisesti määritellä, mutta on myös muita käsitteitä, kuten yhdistävä etäisyys, jotka voivat olla hyödyllisiä.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Etsi etäisyys valossa laskettuna kaavalla:
dL = ct
Missä C on valon nopeus, dL on etäisyys ja T on ajanjakso. Kevyt vuosi:
Valovuosi = valon nopeus × sekuntien lukumäärä vuodessa
Kosmologiset etäisyydet voidaan löytää kosmologisella laskimella ja kyseisen kohteen punaisella siirtymisellä.
Kuinka laskea valovuosi tai muu valoetäisyys
Laske valovuosi käyttämällä yksinkertaista kaavaa:
Valovuosi = valon nopeus × sekuntien lukumäärä vuodessa
Valon nopeudelle annetaan yleensä symboli C, ja jos kerrot sen millä tahansa ajanjaksolla (T), saat sen "valon etäisyyden" (dL) pois laskelmasta. Joten voisit kirjoittaa:
dL = ct
Valon nopeus on noin 2,998 × 108 metriä sekunnissa, joten valovuosi on:
Valovuosi = 2,998 × 108 m / s × 365,25 päivää / vuosi × 24 tuntia / päivä × 60 minuuttia / tunti × 60 sekuntia / minuutti
= 9.46 × 1015 m
Laskelmassa käytettiin 365,25 päivää vuodessa karkausvuosien huomioon ottamiseksi. Samoin valoisa päivä on:
Kevyt päivä = 2,998 × 108 m / s × 24 tuntia / päivä × 60 minuuttia / tunti × 60 sekuntia / minuutti
= 2.59 × 1013 m
Kosmologiset etäisyydet ja punasiirtymä
Etäisyydet kosmologisessa mittakaavassa ovat monimutkaisia, koska koko avaruus-ajan kangas kasvaa jatkuvasti. Joten esimerkiksi jos kaukaisesta galaksista tuleva valosignaali tulee kohti meitä, se liikkuu valon nopeudella ja kestää todennäköisesti satoja miljoonia vuosia matkan loppuun saattamiseksi. Tuona aikana tila itsessään on laajentunut, ja siten etäisyys on vielä pidempi kuin se olisi ollut matkan alussa. Tämän vuoksi on todella vaikea määritellä mitä se oikeastaan on välineet sanoa jotain on kulkenut tietyn matkan avaruuden läpi. Yhdistetty etäisyys kasvaa avaruuden mukana, joten se vastaa tästä ongelmasta, mutta se ei silti ole oikein kaikkiin tarkoituksiin.
Objektiivisin etäisyyden mitta avaruudessa on ”punasiirtymä”. Tämä mittaa kuinka paljon valoaalto on “venynyt” (siirtää sitä lähemmäksi spektrin punaista päätä), koska avaruus on kasvanut matkan aikana. Jos se kulkee kauempana, se on siirtänyt valon aallonpituutta enemmän.
Punasiirto (z) on määritelty seuraavasti:
z = (λOBS – λlevätä) / λlevätä
Missä λ on aallonpituuden symboli, ja ”obs” - ja ”rest” -indeksit tarkoittavat tarkkailtua aallonpituutta ja aallonpituus viitekehyksessä, jossa se lähetettiin. Aallonpituus, kun se emittoitiin, voidaan löytää laboratoriossa saatujen standardiarvojen perusteella, koska eri aineet absorboivat ja lähettävät valoa spektrin tietyissä osissa.
Kosmologisen etäisyyden löytäminen
Kosmologisten etäisyyksien löytäminen on aika haastavaa. Vaikka voit laskea sen, paras tapa on käyttää kosmologista laskinta, jolla on jo syötettyjä joitain vakioparametreja. Syötä sen kohteen punainen siirto, josta haluat löytää etäisyyden, laskimen ehdottamien parametrien avulla. Se tuottaa useita etäisyysmittoja, mukaan lukien yhdistymisetäisyys ja kevyen matkan aika. Voit kertoa kevyen matka-ajan (muunnettuna sekunteiksi, kuten ensimmäisessä osassa) valon nopeudella löytääksesi valon kuljettaman matkan.