Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Sådan beregnes et lysår eller anden lysafstand
- Kosmologiske afstande og rødskifte
- Find den kosmologiske afstand
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 også kan have andre mål som en lysdag eller endda et lyssekund. Dette er dog kun en del af historien, fordi afstande på en kosmisk skala kompliceres af udvidelsen af rummet-tid. Det er nemt at beregne et lysår, simpelthen multiplicere 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 komende afstand, der også kan være nyttig.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Find afstanden med hensyn til lys ved hjælp af formlen:
dL = ct
Hvor c er lysets hastighed, dL er afstanden, og t er tidsperioden. I et lysår:
Lysår = lysets hastighed × antal sekunder i et år
Kosmologiske afstande kan findes ved hjælp af en kosmologisk lommeregner og redshift for det pågældende objekt.
Sådan beregnes et lysår eller anden lysafstand
Beregn et lysår ved hjælp af den enkle formel:
Lysår = 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" (dL) ud af beregningen. Så du kunne skrive:
dL = ct
Lysets hastighed er cirka 2.998 × 108 meter i sekundet, så et lysår er:
Lysår = 2.998 × 108 m / s × 365,25 dage / år × 24 timer / dag × 60 minutter / time × 60 sekunder / minut
= 9.46 × 1015 m
Ved denne beregning blev 365,25 dage om året beregnet til regnskabsår. Tilsvarende er en lysdag:
Lys dag = 2.998 × 108 m / s × 24 timer / dag × 60 minutter / time × 60 sekunder / minut
= 2.59 × 1013 m
Kosmologiske afstande og rødskifte
Afstande over en kosmologisk skala er komplicerede, fordi rumtidsstrukturen hele tiden 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 er midler at sige noget har rejst en vis afstand gennem rummet. Afstanden "comoving" udvides 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 ”rødskiftet.” Dette måler, hvor meget lysbølgen har "strakt sig ud" (bevæger 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 = (λobs – λhvile) / λhvile
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 specifikke dele af spektret.
Find 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 lysrejsetiden (konverteret til sekunder som i det første afsnit) med lysets hastighed for at finde den afstand, som lyset har rejst.