Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Πώς να υπολογίσετε ένα έτος φωτός ή άλλη απόσταση φωτός
- Κοσμολογικές Αποστάσεις και Redshift
- Εύρεση της κοσμολογικής απόστασης
Πολλοί άνθρωποι παρερμηνεύουν τι είναι το "φως-έτος". Αν και ακούγεται σαν ένα χρονικό διάστημα, επειδή περιλαμβάνει χρόνο, είναι στην πραγματικότητα μια απόσταση. Κατά μία έννοια, είναι μια απόσταση που εκφράζεται σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός, ώστε να μπορείτε να έχετε και άλλα μέτρα όπως μια ημέρα φωτός ή ακόμα και ένα δευτερόλεπτο. Ωστόσο, αυτό είναι μόνο ένα μέρος της ιστορίας, επειδή οι αποστάσεις σε κοσμική κλίμακα περιπλέκονται από την επέκταση του ιστού του χωροχρόνου. Ο υπολογισμός ενός έτους φωτός είναι εύκολος, απλά πολλαπλασιάζετε την ταχύτητα του φωτός κατά τον αριθμό των δευτερολέπτων σε ένα χρόνο, αλλά ο υπολογισμός των κοσμολογικών αποστάσεων δεν είναι τόσο εύκολος. Η κόκκινη μετατόπιση του αντικειμένου είναι το πιο εύκολο πράγμα που αντικειμενικά ορίζεται, αλλά υπάρχουν και άλλες έννοιες όπως η απόσταση που μπορεί να είναι χρήσιμη.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Βρείτε την απόσταση από την άποψη του φωτός χρησιμοποιώντας τον τύπο:
ρεμεγάλο = ct
Που ντο είναι η ταχύτητα του φωτός, ρεμεγάλο είναι η απόσταση και t είναι η χρονική περίοδος. Για ένα ελαφρύ έτος:
Ελαφρύ έτος = ταχύτητα φωτός × αριθμός δευτερολέπτων σε ένα έτος
Οι κοσμολογικές αποστάσεις μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας μια κοσμολογική αριθμομηχανή και την κόκκινη μετατόπιση του εν λόγω αντικειμένου.
Πώς να υπολογίσετε ένα έτος φωτός ή άλλη απόσταση φωτός
Υπολογίστε ένα ελαφρύ έτος χρησιμοποιώντας τον απλό τύπο:
Ελαφρύ έτος = ταχύτητα φωτός × αριθμός δευτερολέπτων σε ένα έτος
Η ταχύτητα του φωτός συνήθως δίνεται στο σύμβολο ντο, και αν το πολλαπλασιάσετε με οποιοδήποτε χρονικό διάστημα (t), θα πάρετε αυτή την "απόσταση φωτός" (ρεμεγάλο) από τον υπολογισμό. Έτσι θα μπορούσατε να γράψετε:
ρεμεγάλο = ct
Η ταχύτητα φωτός είναι περίπου 2.998 × 108 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, έτσι ώστε ένα έτος φωτός είναι:
Έτος φωτός = 2.998 × 108 m / s × 365,25 ημέρες / έτος × 24 ώρες / ημέρα × 60 λεπτά / ώρα × 60 δευτερόλεπτα / λεπτό
= 9.46 × 1015 Μ
Αυτός ο υπολογισμός χρησιμοποίησε 365,25 ημέρες ετησίως για να αντιπροσωπεύει τα χρονικά διαστήματα. Ομοίως, μία ημέρα φωτός είναι:
Ημέρα φωτός = 2.998 × 108 m / s × 24 ώρες / ημέρα × 60 λεπτά / ώρα × 60 δευτερόλεπτα / λεπτό
= 2.59 × 1013 Μ
Κοσμολογικές Αποστάσεις και Redshift
Οι αποστάσεις σε μια κοσμολογική κλίμακα είναι περίπλοκες επειδή όλο το ύφασμα του χωροχρόνου συνεχώς επεκτείνεται. Έτσι, για παράδειγμα, εάν ένα ελαφρύ σήμα από έναν μακρινό γαλαξία έρχεται προς το μέρος μας, κινείται με την ταχύτητα του φωτός και πιθανόν διαρκεί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να ολοκληρώσει το ταξίδι. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, ο ίδιος ο χώρος έχει επεκταθεί και έτσι η απόσταση είναι ακόμη πιο μακριά από ότι θα ήταν στην αρχή του ταξιδιού. Αυτό κάνει πραγματικά δύσκολο να καθορίσετε τι πραγματικά που σημαίνει να πω ότι κάτι έχει ταξιδέψει σε κάποια απόσταση μέσα στο διάστημα. Η "comoving" απόσταση επεκτείνεται μαζί με το διάστημα, οπότε αντιλαμβάνεται αυτό το πρόβλημα, αλλά εξακολουθεί να μην είναι σωστό για όλους τους σκοπούς.
Το πιο αντικειμενικό μέτρο της απόστασης στο διάστημα είναι η "κόκκινη μετατόπιση". Αυτό μετρά πόσο το φως κύμα έχει "τεντωθεί" (μετακινώντας το πιο κοντά στο κόκκινο άκρο του φάσματος) λόγω της επέκτασης του χώρου κατά τη διάρκεια του ταξιδιού. Αν ταξιδεύει μακρύτερα, θα έχει μετατοπίσει περισσότερο το μήκος κύματος του φωτός.
Redshift (z) ορίζεται ως:
z = (λobs – λυπόλοιπο) / λυπόλοιπο
Που λ είναι το σύμβολο για το μήκος κύματος και οι δείκτες "obs" και "rest" υποδηλώνουν το μήκος κύματος που παρατηρείτε και το μήκος κύματος στο πλαίσιο αναφοράς όπου εκπέμφθηκε αντίστοιχα. Μπορείτε να βρείτε το μήκος κύματος όταν εκπέμφθηκε με βάση τις τυποποιημένες τιμές που λαμβάνονται σε ένα εργαστήριο, επειδή διαφορετικές ουσίες απορροφούν και εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μέρη του φάσματος.
Εύρεση της κοσμολογικής απόστασης
Η εύρεση κοσμολογικών αποστάσεων είναι αρκετά δύσκολη. Παρόλο που μπορείτε να το υπολογίσετε, η καλύτερη προσέγγιση είναι να χρησιμοποιήσετε μια κοσμολογική αριθμομηχανή με ορισμένες τυπικές παραμέτρους που ήδη εισάγετε. Εισαγάγετε την κόκκινη μετατόπιση του αντικειμένου που θέλετε να βρείτε στην απόσταση, χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους που προτείνει η αριθμομηχανή και θα επιστρέψει πολλά μέτρα απόστασης, συμπεριλαμβανομένης της απόστασης απόστασης και του χρόνου ταξιδιού του φωτός. Μπορείτε να πολλαπλασιάσετε τον χρόνο ταξιδιού του φωτός (μετατρεπόμενο σε δευτερόλεπτα, όπως στην πρώτη ενότητα) με την ταχύτητα του φωτός για να βρείτε την απόσταση που διανύει το ίδιο το φως.