Veel mensen begrijpen niet wat een "lichtjaar" is. Hoewel het klinkt als een maat voor de tijd, omdat het een jaar omvat, is het eigenlijk een afstand. In zekere zin is het een afstand uitgedrukt in de snelheid van het licht, dus je kunt ook andere maatregelen nemen, zoals een lichtdag of zelfs een licht-seconde. Dit is echter slechts een deel van het verhaal, omdat afstanden op kosmische schaal worden bemoeilijkt door de uitbreiding van het weefsel van ruimte-tijd. Een lichtjaar berekenen is eenvoudig, vermenigvuldig eenvoudig de snelheid van het licht met het aantal seconden in een jaar, maar het berekenen van kosmologische afstanden is niet zo eenvoudig. De roodverschuiving van het object is het gemakkelijkst om objectief te definiëren, maar er zijn ook andere concepten zoals de comoving-afstand die ook handig kan zijn.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Vind de afstand in termen van licht met behulp van de formule:

d

_{L \u003d ct}

Waar c
de snelheid van het licht is, is d
_{L de afstand en is t
de tijdsperiode. Voor een lichtjaar:}

Lichtjaar \u003d lichtsnelheid × aantal seconden in een jaar

Kosmologische afstanden kunnen worden gevonden met behulp van een kosmologische calculator en de roodverschuiving van het object in kwestie.
Een lichtjaar of andere lichtafstand berekenen

Bereken een lichtjaar met behulp van de eenvoudige formule:

Lichtjaar \u003d lichtsnelheid × aantal seconden in een jaar

De snelheid van het licht krijgt meestal het symbool c
, en als u het met een willekeurige tijdsduur vermenigvuldigt ( t
), krijgt u die "afstand van het licht" (< em> d
_{L) uit de berekening. Dus je zou kunnen schrijven:}

d

_{L \u003d ct}

De snelheid van het licht is ongeveer 2.998 × 10 ^{8 meter per seconde, dus een lichtjaar is:}

Lichtjaar \u003d 2.998 × 10 ^{8 m /s × 365.25 dagen /jaar × 24 uur /dag × 60 minuten /uur × 60 seconden /minuut}

\u003d 9,46 × 10 ^{15 m}

Die berekening gebruikte 365,25 dagen per jaar om schrikkeljaren te verklaren. Evenzo is een lichtdag:

Lichtdag \u003d 2.998 × 10 ^{8 m /s × 24 uur /dag × 60 minuten /uur × 60 seconden /minuut}

\u003d 2.59 × 10 ^{13 m
Kosmologische afstanden en roodverschuiving}

Afstanden over een kosmologische schaal zijn gecompliceerd omdat het hele weefsel van ruimte-tijd zich voortdurend uitbreidt. Dus als bijvoorbeeld een lichtsignaal van een verre melkweg ons tegemoet komt, beweegt het met de snelheid van het licht en duurt het waarschijnlijk honderden miljoenen jaren om de reis te voltooien. In die tijd is de ruimte zelf uitgebreid en dus is de afstand zelfs nog groter dan aan het begin van de reis. Dit maakt het heel moeilijk om te definiëren wat het echt betekent
om te zeggen dat iets een bepaalde afstand door de ruimte heeft afgelegd. De "comoving" -afstand neemt toe met de ruimte, dus dit is de oorzaak van het probleem, maar het is nog steeds niet geschikt voor alle doeleinden.

De meest objectieve maat voor afstand in de ruimte is de "roodverschuiving". Dit meet hoeveel de lichtgolf is "uitgerekt" (dichter bij het rode uiteinde van het spectrum geplaatst) vanwege de expansie van de ruimte tijdens zijn reis. Als het verder reist, heeft het de golflengte van het licht meer verschoven.

Roodverschuiving ( z
) is gedefinieerd als:

z

\u003d ( λ
_{obs - λ
rest) / λ
rust}

Waar λ
is het symbool voor golflengte en de "obs" en "rest" subscripts betekenen de golflengte die u waarneemt, en de golflengte in het referentieframe waar het respectievelijk werd uitgezonden. U kunt de golflengte vinden toen deze werd uitgezonden op basis van standaardwaarden verkregen in een laboratorium omdat verschillende stoffen licht absorberen en uitzenden in specifieke delen van het spectrum.
De kosmologische afstand vinden

Het vinden van kosmologische afstanden is behoorlijk uitdagend . Hoewel je het kunt berekenen, is de beste aanpak om een kosmologische calculator te gebruiken met een aantal standaardparameters die al zijn ingevoerd. Voer de roodverschuiving in van het object waarnaar u de afstand wilt vinden, met behulp van de parameters die door de calculator worden voorgesteld, en deze zal vele afstandsmetingen retourneren, waaronder de afstand in de loop en de reistijd van het licht. U kunt de reistijd van het licht (omgezet in seconden, zoals in de eerste sectie) vermenigvuldigen met de snelheid van het licht om de afstand te vinden die door het licht zelf is afgelegd.