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1 # 火星一號
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2 # 艾伯史密斯
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”資訊的。
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:鐳射測距、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,天體本身的執行速度,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。
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3 # 令狐迦基
科學家是沒有辦法知道一束光是多少年前發出的。
如果說知道,那一定是有很多很多其他輔助條件的。
科學家判斷一個天體的位置,有很多辦法。比如在地球上每過半年,觀察一下那顆星星,那就相當於沿著地球公轉半徑拉一條線。再與那顆星星組成一個三角形。用初中的三角知識,求出星星到地球的距離。即便如此,科學家至少需要知道以下資訊:
1、那顆星星的位置。這意味著望遠鏡要調整好角度,角度的測量要非常精確。
2、在不同的時間測到兩束光,從而能定下這顆星的三角關係。
有了這樣的關係,反過來,才能倒著推算出這顆星離開我們多遠。嚴格來說,也就是那束光是多遠的地方發出來的。知道了距離,倒推出時間。
但,即便這樣,我們還有假設。比如,半年裡,這顆星星沒有被人偷走。半年裡,確保,看到的是同一顆星星。而不是同一角度的另一顆星星。確保半年裡這顆星星沒有爆炸,消失,等到第二次觀測的時候,只是視線方向的同一顆。
當然,這些假設事實上不用去管,發生的機率很低。但這裡有個潛在的條件,那就是我們是在長期監測這些星星的。不是看了一眼就算。
在已知非常多資訊的時候,我們可以透過比如光譜測定,光度測定等各種方法,或者天體的額外資訊,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,去判斷這個人的資訊,是不夠的。需要臉部特徵,行走特徵多方面的資訊來配合,才能推測,比如這個人的性別、年齡等其他資訊。
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4 # 賽先生科普
因為光速恆定,因此以只要知道發光物體到地球的距離,就能知道這束光的年齡是多少了。
那麼距離怎麼測量呢?方法很多比如利用鐳射測距法,地球到月球的距離就這樣測量過
還有三角視差法,這個方法沿用了很久,對於近百光年以內的天體可以用這個
再遠一些的可以用主序星擬合法(分光視差法),根據恆星光譜中一些譜線強度和絕對星等的關係,求出距離
再往後可以用造父變星法(利用光變週期與光度成正比的關係,可以測距);Ia型超新星法;還有哈勃定律測距法
太Sunny需要約8分鐘到達地球,所以你看到的是8分鐘前的太陽
月球的反射光需要1.28秒到你的眼睛,所以看到的是1.28秒前的月球
你現在盯著手機看這篇回答,眼睛與手機的距離大概是20公分,也就是說你看到的是0.7納秒前的手機(一納秒等於十億分之一秒哦)
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5 # 時空通訊科學家不是看到一束光,然後去猜測光的來源。而是看到一顆星星,再來計算這顆星星的距離,就知道這顆星星離我們有多遠,光走了多久。
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。光年不是時間,而是距離單位,一光年就是9.46萬億公里。
測算一個遠距離的恆星或者星系的距離有很多方法,比如三角視差法、分光視差法、造父變星測距等等。這些方法從古到今逐漸精確,後來發展到了光譜紅移測距,越來越精準,成為了現代科學界宇宙恆星測距的通用的方法。這個方法就是分析星光的光譜。哈勃發現,距離我們越遠的星系,遠離我們而去的速度越快,由此得出宇宙在不斷膨脹的結論。透過光譜分析,遠離我們而去的光譜就會向紅端移動,越遠的移動越大。每個天體的光譜都有自己的“指紋”,根據這個“指紋”,代入哈伯常數,透過計算就得到了遙遠星系的距離資料。這些測距方法已經都很成熟,網上都有介紹,這裡就不具體浪費筆墨了。
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,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。
這裡只是打個比方,讓各位明白題目所說那束光是多少年前發出的邏輯關係。實際上,科學界計算宇宙星系星光距離有一整套完備的方法,在高級別天文望遠鏡系統中就有能夠自動算出距離的程式。並不是算出多少公里,再來反推光走了多久。光年本身就是丈量宇宙的一種尺度。比光年更大的尺度是秒差距,一個秒差距約為3.261光年。
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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Sunny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。