问题

太空到达地球的「光」用了多久是如何计算的?

回答
要计算从太空中发出的光到达地球所需的时间,我们实际上是在测量一个巨大的距离,然后用光速这个已知常数来推算。这个过程听起来复杂,但本质上是一个简单的除法问题:时间等于距离除以速度。

首先,我们需要知道“太空”具体指代的是哪个位置。太空是一个广阔的概念,它涵盖了从地球大气层之外到我们目前已知宇宙的边界。所以,当人们谈论“太空到达地球的光”时,通常指的是来自某个特定天体的光,比如太阳、月亮、遥远的恒星,甚至是某个星系。

以太阳为例,这是我们最熟悉、也对地球影响最大的“太空”光源。计算太阳光到达地球的时间,我们需要两个关键数据:一是太阳到地球的平均距离,二是光在真空中的传播速度。

太阳到地球的平均距离,是一个非常重要的天文单位,我们称之为“天文单位”(AU)。这个距离并非固定不变,因为地球围绕太阳运行的轨道是一个椭圆,而不是完美的圆形。在近日点,地球离太阳最近;在远日点,地球离太阳最远。但我们通常使用一个平均值来计算,这个平均值大约是1.5亿公里(约9300万英里)。

接下来是光速。光在真空中传播的速度是一个宇宙常数,大约是每秒299,792,458米,或者说每秒约30万公里(约18.6万英里)。这个速度是宇宙中信息和能量传播的上限。

现在,我们将这两个数值放在一起:

距离: 约1.5亿公里
速度: 约30万公里/秒

为了计算时间,我们用距离除以速度:

1.5亿公里 ÷ 30万公里/秒 = 500秒

这个500秒,如果换算成分钟,大约就是8分20秒(500秒 ÷ 60秒/分钟 ≈ 8.33分钟)。

所以,当我们在地球上看到太阳时,我们实际看到的是太阳8分20秒前的样子。这意味着,如果太阳在那一刻突然消失,我们并不会立即察觉,而是需要等待8分20秒,直到太阳的光信息(或者说它的“消失”信息)传播到地球。

这个计算方法同样适用于其他天体。例如,我们看到的最近的恒星——比邻星,距离地球大约4.24光年。这里的“光年”本身就是一个距离单位,它表示光在一年内传播的距离。所以,比邻星的光需要4.24年才能到达地球。如果我们想用公里和秒来计算,那就需要知道1光年是多少公里,然后再进行除法。

总而言之,计算太空天体光到达地球的时间,就是一个根据已知的天文测量数据(天体与地球的距离)和物理常数(光速)进行的简明推算。我们测量了距离,知道光速有多快,然后简单地一除,就能得知那束光从遥远的旅程中跋涉了多久才映入我们的眼帘。

网友意见

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是按照距离来算的,测算星系距离的方法参考下面的问题:

如何测量两个天体之间的实际距离? - 物理学

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