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?


眾所周知,光的速度是每秒鐘跑30萬公里,科學界認定光跑一年的距離約為9.46萬億公里,就把這個當做了丈量宇宙距離的一把尺子,這把尺子就叫光年。

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。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。

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?

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。光年不是時間,而是距離單位。

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菜葉網,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)。

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?

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。

狹義相對論認為,光在真空中傳輸的速度是恆定的,也就是說不變的,因此將其作為宇宙尺度的距離單位是最準確的。

既然知道了某個天體距離多遠,就能知道這個星星的光走了多久了。比如距離我們最近的恆星比鄰星大致的距離約39.92萬億公里,折算成光年就是4.22光年,這顆星星發出的星光需要4.22年才能到達地球菜葉網,也就是說,我們現在看到這顆星星的樣子是4.22年前的樣子。

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?

在已知非常多信息的時候,我們可以通過比如光譜測定,光度測定等各種方法,或者天體的額外信息,給出更相信的物理內容。但是這都是有條件的。這就像,如果我們僅僅抓拍一個人的衣服,去判斷這個人的信息,是不夠的。需要臉部特徵,行走特徵多方面的信息來配合菜葉網,才能推測,比如這個人的性別、年齡等其他信息。

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