כיצד לחשב את מרחק האור

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• כיצד לחשב שנת אור או מרחק אור אחר
• מרחקים וקוסמולוגיה של הקוסמולוגיה
• מציאת המרחק הקוסמולוגי

אנשים רבים לא מבינים מהי "שנת אור". למרות שזה נשמע כמו מידה של זמן, מכיוון שהוא כולל שנה, זה למעשה מרחק. במובן מסוים זהו מרחק שבא לידי ביטוי במונחים של מהירות האור, כך שתוכלו לקבל גם אמצעים אחרים כמו יום אור או אפילו שעת אור. עם זאת, זהו רק חלק מהסיפור, מכיוון שהמרחקים בקנה מידה קוסמי מסובכים על ידי התרחבות המרקם של זמן-חלל. חישוב שנת אור זה קל, פשוט הכפל את מהירות האור במספר השניות בשנה, אבל חישוב המרחקים הקוסמולוגיים לא כל כך קל. ההיסטה האדומה של האובייקט היא הדבר הקל ביותר להגדרה אובייקטיבית, אך ישנם מושגים אחרים כמו המרחק המתקרב שיכול גם להיות שימושי.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

מצא את המרחק מבחינת האור בעזרת הנוסחה:

ד_ל = ct

איפה ג הוא מהירות האור, ד_ל הוא המרחק, ו t זה פרק הזמן. לשנת אור:

שנת אור = מהירות האור × מספר שניות בשנה

ניתן למצוא מרחקים קוסמולוגיים באמצעות מחשבון קוסמולוגי והיסטה אדומה של האובייקט המדובר.

כיצד לחשב שנת אור או מרחק אור אחר

חישוב שנת אור בעזרת הנוסחה הפשוטה:

שנת אור = מהירות האור × מספר שניות בשנה

מהירות האור ניתנת בדרך כלל לסמל ג, ואם תכפילו אותו לאורך זמן כלשהו (t) תקבל את "מרחק האור" (ד_ל) מתוך החישוב. כך שתוכלו לכתוב:

ד_ל = ct

מהירות האור היא בערך 2.998 × 10⁸ מטרים לשנייה, כך ששנת אור היא:

שנת אור = 2.998 × 10⁸ m / s × 365.25 ימים / שנה × 24 שעות / יום × 60 דקות / שעה × 60 שניות / דקה

= 9.46 × 10¹⁵ M

בחישוב זה השתמשו 365.25 ימים בשנה כדי לחשב שנים מעוברות. באופן דומה, יום אור הוא:

יום אור = 2.998 × 10⁸ m / s × 24 שעות / יום × 60 דקות / שעה × 60 שניות / דקה

= 2.59 × 10¹³ M

מרחקים וקוסמולוגיה של הקוסמולוגיה

מרחקים בסולם קוסמולוגי מסובכים מכיוון שכל המרקם של זמן-הזמן מתרחב כל הזמן. כך, למשל, אם מגיע אלינו איתות אור מגלקסיה מרוחקת, הוא נע במהירות האור וככל הנראה לוקח מאות מיליוני שנים לסיים את המסע. במהלך אותה תקופה החלל עצמו התרחב, וכך המרחק אפילו רחוק יותר מכפי שהיה היה בתחילת המסע. זה מקשה באמת להגדיר מה זה באמת אומר לומר שמשהו עבר מרחק מסוים בחלל. המרחק "המגיע" מתרחב יחד עם החלל, כך שהוא אחראי לבעיה זו, אך הוא עדיין לא מתאים לכל מטרה.

המדד האובייקטיבי ביותר למרחק בחלל הוא "ההיסטה האדומה". זה מודד עד כמה גל האור "נמתח" (מקרב אותו לקצה האדום של הספקטרום) בגלל התרחבות המרחב במהלך מסעו. אם הוא הולך רחוק יותר, הוא היה מסיט את אורך הגל של האור יותר.

הגבהה אדומה (ז) זה מוגדר כ:

ז = (λ_אובס – λ_מנוחה) / λ_מנוחה

איפה λ הוא הסמל עבור אורך הגל ותסריטי ה- "obs" ו- "מנוחה" פירושם אורך הגל שאתה צופה בו ואורך הגל במסגרת ההתייחסות אליו הוא נפלט, בהתאמה. אתה יכול למצוא את אורך הגל כאשר הוא נפלט על סמך ערכים סטנדרטיים המתקבלים במעבדה מכיוון שחומרים שונים סופגים ופולטים אור בחלקים ספציפיים של הספקטרום.

מציאת המרחק הקוסמולוגי

למצוא מרחקים קוסמולוגיים זה די מאתגר. למרות שאתה יכול לחשב את זה, הגישה הטובה ביותר היא להשתמש במחשבון קוסמולוגי עם פרמטרים סטנדרטיים שכבר הזינו אותו. הזן את המשמרת האדומה של האובייקט שאליו ברצונך למצוא את המרחק, באמצעות הפרמטרים שהוצע על ידי המחשבון, והוא יחזיר אמצעי מרחק רבים, כולל המרחק הקמור וזמן הנסיעה הקל. ניתן להכפיל את זמן נסיעה האור (המרה לשניות, כמו בחלק הראשון) במהירות האור כדי למצוא את המרחק שנסע האור עצמו.