Många misforstår vad ett "ljusår" är. Även om det låter som ett mått på tid, eftersom det innehåller år, är det faktiskt ett avstånd. På ett sätt är det ett avstånd uttryckt i ljusets hastighet, så du kan också ha andra åtgärder som en ljus dag eller till och med en lätt sekund. Men det här är bara en del av berättelsen, eftersom avstånd på en kosmisk skala är komplicerade av rymdtidens expansion. Beräkning av ett ljusår är enkelt, multiplicera lätt ljusets hastighet med antalet sekunder om ett år, men beräkning av kosmologiska avstånd är inte så lätt. Redshiftet av objektet är det enklaste att objektivt definiera, men det finns andra begrepp som det comoving-avståndet som kan vara användbart också.

TL; DR (för länge, läste inte)

Hitta avståndet i form av ljus med formeln:

d

_{L = ct}

Där c
är ljusets hastighet d
_{L är avståndet, och t
är tidsperioden. För ett ljust år:}

Ljusår = Ljusets hastighet × Antal sekunder i ett år

Kosmologiska avstånd kan hittas med en kosmologisk räknare och redshiftet på objektet i fråga.

Hur man beräknar ett lättår eller annan ljusavstånd

Beräkna ett lättår med den enkla formeln:

Ljusår = ljusets hastighet × antal sekunder i ett år

Ljusets hastighet ges vanligtvis symbolen c
, och om du multiplicerar den med någon tidslängd ( t
) får du det "ljusets avstånd "( d
_{L) ur beräkningen. Så du kan skriva:}

d

_{L = ct}

Ljusets hastighet är ungefär 2.998 × 10 ^{8 meter per sekund, så ett ljusår är:}

Ljusår = 2.998 × 10 ^{8 m /s × 365,25 dagar /år × 24 timmar per dag × 60 minuter /timme × 60 sekunder /minut}

= 9.46 × 10 ^{15 m}

Den beräkningen använde 365,25 dagar per år för att redovisa språngår. På samma sätt är en ljusdag:

Ljusdag = 2.998 × 10 ^{8 m /s × 24 timmar /dag × 60 minuter /timme × 60 sekunder /minut}

= 2,59 × 10 ^{13 m}

Kosmologiska avstånd och Redshift

Avstånd över en kosmologisk skala är komplicerade eftersom hela rymdtidens struktur ständigt expanderar. Så, till exempel, om en ljussignal från en avlägsen galax kommer mot oss, rör den sig med ljusets hastighet och tar förmodligen hundratals miljoner år för att slutföra resan. Under den tiden har rymden själv utvidgats, och så är avståndet ännu längre än det skulle ha varit i början av resan. Det gör det verkligen svårt att definiera vad det egentligen betyder för att säga att något har rest ett visst avstånd genom rymden. "Comoving" -avståndet expanderar tillsammans med rymden, så det står för detta problem, men det är fortfarande inte rätt för alla ändamål.

Den mest objektiva måtten av avstånd i rymden är "redshift". Dessa åtgärder hur mycket ljusvåg har "sträckt ut" (flyttar den närmare spektrumets röda ände) på grund av rymdutbyggnaden under resan. Om den reser längre, kommer den att ha skiftat ljusets våglängd mer.

Redshift ( z
) definieras som:

z

= ( λ
_{obs - λ
vila) / λ
resten}

Där λ
symbolen för våglängd och "obs" och "rest" -protokollen betyder våglängden du observerar och våglängden i referensramen där den emitterades. Du kan hitta våglängden när den släpptes utifrån standardvärden som erhållits i ett labb eftersom olika ämnen absorberar och avger ljus i specifika delar av spektrat.

Hitta den kosmologiska avstånd

Hitta kosmologiska avstånd är ganska utmanande. Även om du kan beräkna det är det bästa sättet att använda en kosmologisk räknare med några standardparametrar som redan är inmatade. Ange redshiftet för objektet som du vill hitta avståndet till, med hjälp av de parametrar som föreslagits av kalkylatorn, och det kommer att returnera många distansåtgärder, inklusive kombinationsavståndet och ljuskörningen. Du kan multiplicera ljusresetiden (omvandlas till sekunder, som i det första avsnittet) med ljusets hastighet för att hitta det avstånd som räckte av själva ljuset.