Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Kuidas arvutada valgusaastat või muud valguskaugust
- Kosmoloogilised kaugused ja punane nihe
- Kosmoloogilise kauguse leidmine
Paljud inimesed saavad valesti aru, mis on “hele aasta”. Ehkki see kõlab ajamõõtmena, kuna see sisaldab aastat, on see tegelikult vahemaa. Teatud mõttes on see vahemaa, mida väljendatakse valguse kiiruses, nii et teil on ka muid mõõtmeid, näiteks hele päev või isegi sekund sekund. See on aga vaid osa loost, sest kosmilises mõõtkavas olevad vahemaad muudavad keerukaks aegruumi kanga laienemine. Kerge aasta arvutamine on lihtne, korrutage lihtsalt valguse kiirus sekundite arvuga aastas, kuid kosmoloogiliste vahemaade arvutamine pole nii lihtne. Objekti punast nihet on kõige lihtsam objektiivselt määratleda, kuid on ka teisi mõisteid, nagu näiteks koonuskaugus, mis võib samuti kasulik olla.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Leidke kaugus valguse järgi järgmise valemi abil:
dL = ct
Kus c on valguse kiirus, dL on vahemaa ja t on ajavahemik. Kergeks aastaks:
Valgusaasta = valguse kiirus × sekundite arv aastas
Kosmoloogilisi vahemaid saab leida kosmoloogilise kalkulaatori ja vastava objekti punanihke abil.
Kuidas arvutada valgusaastat või muud valguskaugust
Arvutage valgusaasta järgmise valemi abil:
Valgusaasta = valguse kiirus × sekundite arv aastas
Valguskiirusele antakse tavaliselt sümbol c, ja kui seda korrutada mis tahes ajaga (t), saate selle "valguse vahemaa" (dL) välja arvutusest. Nii et võiksite kirjutada:
dL = ct
Valguse kiirus on umbes 2,998 × 108 meetrit sekundis, nii et valgusaasta on:
Valgusaasta = 2,998 × 108 m / s × 365,25 päeva / aasta × 24 tundi / päev × 60 minutit / tund × 60 sekundit / minut
= 9.46 × 1015 m
Selle arvutuse korral kasutati liigaastade arvestamiseks 365,25 päeva aastas. Samamoodi on valguspäev:
Kerge päev = 2,998 × 108 m / s × 24 tundi / päevas × 60 minutit / tund × 60 sekundit / minut
= 2.59 × 1013 m
Kosmoloogilised kaugused ja punane nihe
Kaugused üle kosmoloogilise ulatuse on keerulised, kuna kogu aegruumi kangas laieneb pidevalt. Nii näiteks, kui meie poole jõuab kaugest galaktikast tulev valgussignaal, liigub see valguse kiirusel ja tõenäoliselt võtab teekond lõpule sadu miljoneid aastaid. Selle aja jooksul on ruum ise laienenud ja seega on vahemaa veelgi kaugem, kui see oleks teekonna alguses olnud. Seetõttu on tegelikult raske määratleda, mis see tegelikult on tähendab öelda, et miski on läbinud kosmosest teatud vahemaa. Kihisev vahemaa laieneb koos ruumiga, seega on selle probleemi põhjuseks, kuid see pole kõigil eesmärkidel õige.
Kõige objektiivsem kauguse mõõt ruumis on „punane nihe”. See mõõdab, kui palju valguslaine on „sirutunud” (liigutades seda spektri punasele otsale lähemale), kuna tema teekond avardas ruumi. Kaugemal liikudes on see valguse lainepikkust rohkem nihutanud.
Punane nihe (z) on määratletud järgmiselt:
z = (λobs – λpuhata) / λpuhata
Kus λ on lainepikkuse sümbol ning alamindeksid obs- ja puhkeseisundid tähendavad teie täheldatud lainepikkust ja lainepikkust võrdlusraamis, kus see väljastati. Lainepikkuse, millal seda kiirgati, leiate labori standardväärtuste põhjal, kuna erinevad ained neelavad ja eraldavad spektri kindlates osades valgust.
Kosmoloogilise kauguse leidmine
Kosmoloogiliste vahemaade leidmine on üsna keeruline. Ehkki saate seda arvutada, on parim viis kasutada kosmoloogilist kalkulaatorit, mille mõned standardparameetrid on juba sisestatud. Sisestage kalkulaatori soovitatud parameetrite abil objekti kaugus, millelt soovite kaugust leida, punane nihe. Tagastab palju vahemaa mõõtmeid, sealhulgas sõiduvahemaa ja väikese sõiduaja. Valguse enda läbitud vahemaa leidmiseks saate valguse kiiruse (teisendatud sekunditeks, nagu esimeses lõigus) teisendada valguse kiirusega.