Cara Menghitung Jarak Cahaya

Isi

• TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
• Cara Menghitung Tahun Cahaya atau Jarak Cahaya Lainnya
• Jarak Kosmologis dan Pergeseran Merah
• Menemukan Jarak Kosmologis

Banyak orang salah paham apa itu "tahun cahaya". Meskipun kedengarannya seperti ukuran waktu, karena itu termasuk tahun, sebenarnya jarak. Dalam arti tertentu, ini adalah jarak yang dinyatakan dalam kecepatan cahaya, sehingga Anda juga dapat memiliki ukuran lain seperti hari cahaya atau bahkan detik cahaya. Namun, ini hanya bagian dari cerita, karena jarak pada skala kosmik diperumit oleh perluasan jalinan ruang-waktu. Menghitung tahun cahaya itu mudah, cukup gandakan kecepatan cahaya dengan jumlah detik dalam setahun, tetapi menghitung jarak kosmologis tidak begitu mudah. Redshift objek adalah hal yang paling mudah untuk didefinisikan secara objektif, tetapi ada konsep lain seperti jarak yang bisa berguna juga.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)

Temukan jarak dalam hal cahaya menggunakan rumus:

d_L. = ct

Dimana c adalah kecepatan cahaya, d_L. adalah jarak, dan t adalah periode waktu. Untuk tahun cahaya:

Tahun cahaya = kecepatan cahaya × jumlah detik dalam setahun

Jarak kosmologis dapat ditemukan menggunakan kalkulator kosmologis dan pergeseran merah dari objek yang bersangkutan.

Cara Menghitung Tahun Cahaya atau Jarak Cahaya Lainnya

Hitung tahun cahaya menggunakan rumus sederhana:

Tahun cahaya = kecepatan cahaya × jumlah detik dalam setahun

Kecepatan cahaya biasanya diberi simbol c, dan jika Anda kalikan dengan jangka waktu berapa pun (t), Anda akan mendapatkan "jarak cahaya" (d_L.) diluar perhitungan. Jadi Anda bisa menulis:

d_L. = ct

Kecepatan cahaya sekitar 2.998 × 10⁸ meter per detik, jadi tahun cahaya adalah:

Tahun cahaya = 2.998 × 10⁸ m / s × 365,25 hari / tahun × 24 jam / hari × 60 menit / jam × 60 detik / menit

= 9.46 × 10¹⁵ m

Perhitungan itu menggunakan 365,25 hari per tahun untuk menghitung tahun kabisat. Demikian pula, hari yang ringan adalah:

Hari terang = 2.998 × 10⁸ m / s × 24 jam / hari × 60 menit / jam × 60 detik / menit

= 2.59 × 10¹³ m

Jarak Kosmologis dan Pergeseran Merah

Jarak dari skala kosmologis rumit karena seluruh struktur ruang-waktu terus berkembang. Jadi, misalnya, jika sinyal cahaya dari galaksi jauh datang ke arah kita, itu bergerak dengan kecepatan cahaya dan mungkin membutuhkan ratusan juta tahun untuk menyelesaikan perjalanan. Selama waktu itu, ruang itu sendiri telah meluas, sehingga jaraknya bahkan lebih jauh daripada di awal perjalanan. Ini membuatnya sangat sulit untuk mendefinisikan apa itu sebenarnya cara mengatakan sesuatu telah menempuh jarak tertentu melalui ruang. Jarak "comoving" meluas bersama dengan ruang, jadi itu bertanggung jawab atas masalah ini, tetapi masih tidak tepat untuk semua tujuan.

Ukuran paling objektif jarak dalam ruang adalah "pergeseran merah." Ini mengukur seberapa banyak gelombang cahaya telah "membentang" (bergerak lebih dekat ke ujung spektrum merah) karena perluasan ruang selama perjalanannya. Jika bergerak lebih jauh, itu akan menggeser panjang gelombang cahaya lebih.

Redshift (z) didefinisikan sebagai:

z = (λ_obs – λ_beristirahat) / λ_beristirahat

Dimana λ adalah simbol untuk panjang gelombang dan subscript "obs" dan "rest" berarti panjang gelombang yang Anda amati, dan panjang gelombang dalam kerangka referensi di mana ia dipancarkan, masing-masing. Anda dapat menemukan panjang gelombang ketika dipancarkan berdasarkan nilai standar yang diperoleh di laboratorium karena zat yang berbeda menyerap dan memancarkan cahaya di bagian spektrum tertentu.

Menemukan Jarak Kosmologis

Menemukan jarak kosmologis cukup menantang. Meskipun Anda dapat menghitungnya, pendekatan terbaik adalah menggunakan kalkulator kosmologis dengan beberapa parameter standar yang sudah dimasukkan. Masukkan redshift dari objek yang ingin Anda temukan jaraknya, menggunakan parameter yang disarankan oleh kalkulator, dan itu akan mengembalikan banyak pengukuran jarak, termasuk jarak comoving dan waktu tempuh cahaya. Anda dapat mengalikan waktu perjalanan cahaya (dikonversi menjadi detik, seperti pada bagian pertama) dengan kecepatan cahaya untuk menemukan jarak yang ditempuh oleh cahaya itu sendiri.