كيفية حساب المسافة من الضوء

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• كيفية حساب سنة ضوئية أو غيرها من مسافة الضوء
• المسافات الكونية والانزياح نحو الأحمر
• العثور على المسافة الكونية

كثير من الناس يسيئون فهم "السنة الضوئية". على الرغم من أن هذا يبدو كمقياس للوقت ، لأنه يشمل السنة ، إلا أنه في الواقع مسافة. بمعنى ما ، إنها مسافة يتم التعبير عنها من حيث سرعة الضوء ، لذلك يمكنك أيضًا اتخاذ تدابير أخرى مثل ضوء النهار أو حتى ثانية ضوئية. ومع ذلك ، هذا ليس سوى جزء من القصة ، لأن المسافات على نطاق كوني معقدة بسبب توسع نسيج الزمان والمكان. إن حساب السنة الضوئية أمر سهل ، فما عليك سوى مضاعفة سرعة الضوء بعدد الثواني في السنة ، لكن حساب المسافات الكونية ليس بهذه السهولة. يعد الانزياح الأحمر للكائن هو أسهل شيء يمكن تحديده بموضوعية ، ولكن هناك مفاهيم أخرى مثل مسافة comoving التي يمكن أن تكون مفيدة أيضًا.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

أوجد المسافة من حيث الضوء باستخدام الصيغة:

د_L = ط م

أين ج هي سرعة الضوء ، د_L هي المسافة و تي هي الفترة الزمنية. لسنة ضوئية:

السنة الضوئية = سرعة الضوء × عدد الثواني في السنة

يمكن العثور على المسافات الكونية باستخدام الآلة الحاسبة الكونية والانزياح الأحمر للكائن المعني.

كيفية حساب سنة ضوئية أو غيرها من مسافة الضوء

احسب سنة ضوئية باستخدام الصيغة البسيطة:

السنة الضوئية = سرعة الضوء × عدد الثواني في السنة

عادة ما يتم إعطاء سرعة الضوء الرمز ج، وإذا قمت بضربه بأي مدة زمنية (تي) ، ستحصل على "مسافة الضوء" (د_L) خارج الحساب. لذلك يمكن أن تكتب:

د_L = ط م

سرعة الضوء حوالي 2.998 × 10⁸ متر في الثانية الواحدة ، وبالتالي فإن السنة الضوئية هي:

سنة ضوئية = 2.998 × 10⁸ م / ث × 365.25 يوم / سنة × 24 ساعة / يوم × 60 دقيقة / ساعة × 60 ثانية / دقيقة

= 9.46 × 10¹⁵ م

استخدم هذا الحساب 365.25 يومًا سنويًا لحساب سنوات الطفرة. وبالمثل ، فإن ضوء النهار هو:

ضوء النهار = 2.998 × 10⁸ م / ث × 24 ساعة / يوم × 60 دقيقة / ساعة × 60 ثانية / دقيقة

= 2.59 × 10¹³ م

المسافات الكونية والانزياح نحو الأحمر

المسافات على المقياس الكوني معقدة لأن نسيج الزمكان بأكمله يتوسع باستمرار. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا جاءت إشارة ضوئية من مجرة ​​بعيدة نحونا ، فإنها تتحرك بسرعة الضوء وربما تستغرق مئات الملايين من السنين لإكمال الرحلة. خلال ذلك الوقت ، تم توسيع المساحة نفسها ، وبالتالي فإن المسافة أبعد مما كانت عليه في بداية الرحلة. هذا يجعل من الصعب حقا تحديد ما هو حقا يعني لقول شيء قد قطع مسافة معينة عبر الفضاء. تتسع مسافة "comoving" إلى جانب المساحة ، لذا فهي تمثل هذه المشكلة ، لكنها لا تزال غير مناسبة لجميع الأغراض.

المقياس الأكثر موضوعية للمسافة في الفضاء هو "التحول الأحمر". وهذا يقيس مقدار "الموجة الممتدة" "امتدت" (نقلها أقرب إلى الطرف الأحمر للطيف) بسبب توسع الفضاء أثناء رحلتها. إذا سارت مسافة أبعد ، فستغير طول موجة الضوء.

انزياح أحمر (ض) يعرف ب:

ض = (λ_{طب التوليد} – λ_راحة) / λ_راحة

أين λ هو رمز الطول الموجي ويعني المشتركان "obs" و "rest" طول الموجة الذي تلاحظه ، وطول الموجة في الإطار المرجعي الذي تم إصداره فيه ، على التوالي. يمكنك العثور على الطول الموجي عندما يتم إصداره استنادًا إلى القيم القياسية التي تم الحصول عليها في المختبر لأن المواد المختلفة تمتص وتصدر الضوء في أجزاء معينة من الطيف.

العثور على المسافة الكونية

العثور على مسافات الكونية صعبة للغاية. على الرغم من أنه يمكنك حسابه ، فإن أفضل طريقة هي استخدام الآلة الحاسبة الكونية مع إدخال بعض المعايير القياسية بالفعل. أدخل الانزياح الأحمر للكائن الذي تريد إيجاد المسافة إليه ، باستخدام المعلمات التي اقترحتها الآلة الحاسبة ، وسيؤدي ذلك إلى إرجاع العديد من قياسات المسافة ، بما في ذلك مسافة comoving ووقت السفر الخفيف. يمكنك مضاعفة وقت السفر بالضوء (يتم تحويله إلى ثوانٍ ، كما في القسم الأول) بواسطة سرعة الضوء للعثور على المسافة التي يقطعها الضوء نفسه.