科學家是怎麼知道,宇宙的一束光,是十年、百年,甚至億年前發出的?

非常科學

答:任何儀器都不可能直接測出一束光的發出時間,哪怕大概的時間都不行,因為光子是不會攜帶“發出時間”信息的。


科學家要想知道一束光的發出時間,只能先得到發出天體和地球的距離,然後距離比光速,間接得到了這束光的發出時間。

至於計算天體和地球的距離,辦法就多了,根據相對距離的遠近,會有不同的測量方法,比如:激光測距、三角視差法、分光視差法、造父變星測距法、超新星測距法。



對於遠在數十億數百億光年之外的,需要藉助宇宙大爆炸理論模型,利用紅移測距法。


根據宇宙大爆炸模型估計,目前宇宙的膨脹速度為每326萬光年增加68公里/秒,對於10億光年內的天體,天體本身的運行速度,和宇宙的膨脹速度相當,紅移測距的誤差較大。



但是對於超過數十億,甚至上百億光年外的天體,天體的相對運動,就遠遠不能和宇宙膨脹速度相比。


比如目前哈勃望遠鏡,觀測到最遠的天體,距離地球超過130億光年,相對於地球的速度超過光速的70%。



基於光速不變原理,這些因為宇宙膨脹產生的遠離速度,會體現在光的波長上,即使紅移效應,距離地球越遠的天體,紅移效應越明顯,距離和紅移量的關係,由哈勃定律給出Vf = Hc x D。



艾伯史密斯

我們都知道勻速直線運動的公式:距離=速度×時間。因此,想要知道時間,只要知道距離和速度,很容易就能計算出來。由於光的傳播速度是已知的(光速約為30萬千米每秒),所以只要知道發出這束光的天體與我們相距多遠,我們就能知道這束光在什麼時候發出。另一方面,由於宇宙空間極為廣闊,為計量方便,天文學家專門定義了很大的長度單位,例如光年——即光在真空中傳播一年的距離,1光年≈9461萬億米。

因此,如果測得天體的距離為10光年,把它除以光速,即可得到這束光在宇宙中傳播了10年的時間才到達地球,也就是說這束光在10年前就已經被髮射出來。但如果我們想要看到這個天體現在發出的光,我們只能再等10年,因為該天體現在發出的光才剛剛上路,要在10年後才能到達地球(這裡假設這個天體的距離保持不變)。再比如我們的太陽,日地平均距離約為1.496億千米,這意味著我們當前看到的太陽光都是太陽在8.3分種之前發射出的。總之,只要測出天體的距離,我們就能知道它們是在多久之前發出這束光的。那麼,天文學家是如何測量天體的距離呢?

根據天體的距離,採用不同的測距方法。距離地球1光時(即光在真空中傳播一小時的距離)之內的天體可以採用電磁波反射法,距離地球數百光年之內的天體可以採用三角視差法,距離地球數萬光年之內的天體可以採用主序星擬合法,距離地球數千萬光年之內的天體可以採用造父變星法,距離地球數億光年之內的天體可以採用Ia型超新星法,距離地球數十億甚至上百億光年的天體只能採用哈勃定律法。


火星一號

方法有很多種,比如三角法,造父變星法,Ia類超新星法,觀測紅移等方法。但是現在最準確的辦法是利用光的折射原理。大家都知道,一束白光通過三稜鏡之後會在另一端變成七色光束,為什麼呢?根本原因就在於各種不同顏色的光通過介質的時候,傳播速度不同。或者說,在通過介質的時候,紅色光比藍色光傳播速度快。宇宙並非真空,星際間有一定數量的氣體分子,所以光線傳播的過程也會發生折射。前面已經說過,紅色光在介質中傳播速度高於藍色光。由於兩者速度差可以精確測量,所以我們只要知道兩種光到達我們這裡的時間差,就可以準確計算出光源距離我們有多遠。


旅行到宇宙邊緣abc

光傳到地球以光速計算須要那麼長時間可能是錯誤的,光速應為不變永恆或超越時間,就象人的目光,當睜開眼時就會看到遙遠的星空太陽月亮,誰能測出目光的速度,反之光速就象目光速度同樣,目光只是受限其視力,不然在遠的物體也是同一時間達到。形同宇廟光照到地球的道理相等同,不會有多少光年的傳送時間。望科學家在作思考論證。


手機用戶59701938390

光年是表示距離的,發光體發出的光沒傳到地球,或者光線很弱,根本傳不到地球,也要按傳到了地球來計算,光年只表示距離,沒有其它的意思。光年的數字再大也不表示很多年前發出的光,只要有光源,人眼就能看到,光年只用來計算距離,有些不發光的星體,也用光年來表示距離。


腦頻雷達

此速光若是彼速光的映像呢?


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