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一束光在13億年内到達地球多少公裡,光源現在有多遠?光源的光源,距離哈勃常數13億光年(以光年為機關),現在離我們13億光年,源的位置可以了解。

本文基于對網友提問的回答:假設宇宙中的某一點向地球發送了一束光,13億年後到達地球,這個點離地球還有多少公裡?

一束光在13億年内到達地球多少公裡,光源現在有多遠?光源的光源,距離哈勃常數13億光年(以光年為機關),現在離我們13億光年,源的位置可以了解。

這是一個簡單的數學問題,但要回答,你需要了解光年的定義。

< h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""42">光年</h1>

1光年是一年光走的規模,真空光速每秒準确值為299792458m/s(m/s),一般采用每秒約30萬公裡(km)。

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在宇宙調查中,一年356.25天,一天24小時,每小時3600秒,是每年31557600秒。這樣的光年是光速行走31557600秒的規模,确切值為9460730472580800m,一般用1光年約9.46萬億公裡。

這就是光年的起源。這束光來到地球已有13億年的曆史,表明光源距離地球13億光年。也就是說,在它發光的第二秒,它離我們大約12298億公裡。

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但是現在這束光已經在地球上存在了13億年,它是在13億年前發出的。宇宙一直在膨脹,遙遠的星系正在高速遠離我們,而這個光源(或星系)已經遠離了13億年,而且早已消失。

那麼這個光源現在離我們有多遠呢?這需要使用哈勃定律。

< h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""24">哈勃定律</h1>

哈勃定律是一種理論,用于計算不同距離離開我們的速率,或者由上個世紀偉大的天文學家埃德溫·哈勃發現和創造的宇宙膨脹,發現和創造的速率。

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經過對宇宙的長期觀測,哈勃發現了膨脹的模式:所有遙遠的物體都離我們很遠,厭惡是同質的,越遠,線性的速度就越快。這意味着,無論你看向哪個方向,距離遠方相同距離的所有星系都以相同的速度離開我們,你走得越快,增加的速度就越快與距離成正比。

是以,他提出了一個宇宙膨脹定律,稱為哈勃定律,簡稱為:V-HD。這裡的V代表遙遠星系離開我們的速率,以公裡/秒(km/s)為機關,H代表哈勃常數,以(km/s)/Mpc(百萬秒差異,約326萬光年);D觀測到的星系距離,以 Mpc 為機關。

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從這個公式中,隻要知道這個光源(星系)離我們有多遠,然後知道哈勃常數,就可以計算出我們離開的速度。換句話說,星系在一定距離離開我們的速度就是宇宙膨脹的速度。

測量遙遠星系與我們之間的距離有很多方法,例如光譜紅移,标準燭光,母變星,三角視覺差等。在哈勃定律公式中,哈勃常數是了解哈勃常數的關鍵,知道來自不同距離的星系離開我們的速度。

< h1級"哈勃常數>"pgc-h-right-arrow"資料軌道""30"</h1>

什麼是哈勃常數?在Mpc(百萬秒,約326萬光年)的距離上,星系以一定的速度離開我們。我們知道,遙遠的星系使我們處于異質狀态,越遠越快線性比例,是以,有了哈勃常數,點的速度,就可以計算出不同距離的宇宙膨脹速率。

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特别是,為什麼哈勃常數需要一百萬秒的差距,大約326萬光年才能達到這麼大的機關?這是因為宇宙的膨脹是一種大規模的膨脹,在較小的距離尺度上,天體的運動更受重力的限制,宇宙的膨脹無法顯示出來。

例如,仙女座星系距離我們的銀河系約254萬光年,目前兩個星系在互相引力作用下,并不分離,而是呈現出接近的趨勢,速度為300公裡/秒,預計在30億到40億年内,這兩個星系将發生碰撞,然後合并成一個更大的星系。

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但比哈勃常數更遠,星系通常離我們很遠。

幾十年來,天文學家一直在以各種方式測量哈勃常數,例如超新星的标準燭光方法,引力透鏡,普朗克衛星和錢德拉X射線天文台,以及測量哈勃常數的變化,但大緻在一個範圍内。

歐洲航天局在2013年使用木闆衛星測量了哈勃常數67.8,這是迄今為止最小的哈勃常數,2019年德國科學家使用引力透鏡效應計算出哈勃常數為82.4,這是迄今為止最大的哈勃常數。

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這兩個資料是科學界引用次數更多的資料。我們從既不大也不小取平均值75.1,并得到哈勃常數。

<h1級"pgc-h-right-arrow"資料軌道""33">13億光年距光源現在與我們同在</h1>

通過将哈勃常數75.1納入哈勃定律公式,我們可以計算出光源(或星系)以大約30,000公裡/秒的速率離開我們,速度為13億光年。如果它以這種速度經過13億年,光源或星系将距離我們約12286億公裡,距離我們約13億光年,或約1.3億光年。

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這樣,從13億光年之外發出的光,到達了我們的星球,光源或星系就不再處于原來的位置,而是已經比14.3億光年遠了。

為什麼要走得更遠?因為遙遠星系和我們之間的距離随時間推移,應該按照共程公式來計算,即每個距離的速度是逐漸增加計算的,這個公式非常複雜,涉及微積分和時空規律等複雜理論,作為一篇科普文章,這裡沒有那麼複雜,隻是簡單的計算。

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這個簡單的計算是,在13億光年時,宇宙膨脹星系的速度約為30,000km / s,而在14.3億光年時,宇宙膨脹的速度約為33,000km / s。在權衡下,膨脹率為315,000km / s,經過13億年的運動,距離增加了約1.37億光年,是以光源現在為1,437百萬光年。

<13億光年>h1級","pgc-h-right-arrow"資料軌道"傳輸的引力波,波的源位置</h1>可以這樣了解

2015年,人類使用精密引力波探測器探測到第一個引力波,這是13億光年外的兩個黑洞碰撞産生的時空漣漪,在13億年内到達地球。

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科學已經證明,引力波以光速傳播,是以我們可以使用上述計算計算,由兩個黑洞組成的較大的黑洞實際上距離14.37億光年。

我說這個,你應該明白,對吧?歡迎大家來讨論,感謝您的閱讀。

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