科學家如何確定來自宇宙的光走了多長時間?


這個問題需要兩個方面的前提,一是知道光速是多少,二是知道宇宙星體離我們的距離。光速在真空中傳播速度為每秒約30萬千米,每個星體距離我們多遠在科學界有一系列的測量方法,現在最主要的方法是光譜紅移法。這些已經是科學界的共識。知道了這些,要確定來自宇宙的光走了多長時間就很簡單了,比如我們測得離我們最近的恆星叫比鄰星,離我們約4.22光年,就是那裡的光要走4.22年才會到達我們這裡。

實質上,提出這個問題的題主要問的是怎麼測得這個距離的,這種測距方法可靠不可靠。對宇宙天體的測距我過去曾專門寫過一篇文章,介紹了從古到今對宇宙中星體距離是怎麼測出來的,怎麼逐步修正越來越精確的。最早使用的是三角視差法,這是測量恆星距離的基礎,這種方法測量了10000多顆恆星的距離;後來又發明了分光視差發和造父周光關係測距法,修正了三角視差法的一些缺陷。

現代廣泛使用的是20世紀哈勃發現的譜線紅移測距法,這種方法是哈勃在1929年發現的,他用2.5米大型望遠鏡觀測到更多的河外星系,又發現星系距我們越遠,其譜線紅移量越大。譜線紅移對宇宙大爆炸宇宙學說起到了很重要的證據作用。哈勃指出天體紅移與距離有關:Z = H*d /c,這就是著名的哈勃定律。式中Z為紅移量;c為光速;d為距離;H為哈勃常數,其值為50~80千米/(秒?兆秒差距)。根據這個定律,只要測出河外星系譜線的紅移量Z,便可算出星系的距離D。用譜線紅移法可以測定遠達百億光年計的距離。

在宇宙中距離不是使用我們地球上常用的千米(公里)來計量,宇宙尺度太大了,根據尺度不同,有幾個計量單位,一般在太陽系以內用天文單位,一個天文單位為149,597,870,700米,約1.5億千米;恆星之間的距離一般採用光年計算,光速每秒在真空中傳播的距離為299792458米,約30萬千米,1光年的距離為9460730472580800米,約9.4萬億千米;更遠的距離採用秒差距為單位來計算,1個秒差距約為3.261光年。這樣,只要知道這個星體離我們是多少距離,再折算成光年或光時光分光秒,就知道光要走多久了。1光年的距離就是光要走1年的時間,100億光年的距離就是光要走100億年的時間;同理,1光時或1光分1光秒的距離就是光要走1小時或者1分鐘、1秒鐘的時間。

至於測算距離和光速的具體過程和方法,是多少代科學家經過無數次試驗和計算得出來的,並經過很多觀測驗證,得到世界科學界公認的理論和方法,這些理論和方法很多很複雜,就不在這裡討論了,如看官有興趣可以自己去學習查看。謝謝。

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哪個光走了多少年,應該是測不出來!現在應該還沒這技術手段。我們經常說的光年,是一個天文距離的物理單位,測量方法有多種,多數也是通過物理定位確定參照物後,再進行數學計算得出。


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