科学家是怎么知道宇宙的一束光是十年、百年、甚至亿年前发出的?

众所周知,光的速度是每秒钟跑30万公里,科学界认定光跑一年的距离约为9.46万亿公里,就把这个当做了丈量宇宙距离的一把尺子,这把尺子就叫光年。

我们都知道匀速直线运动的公式:距离=速度×时间。因此,想要知道时间,只要知道距离和速度,很容易就能计算出来。科学家要想知道一束光的发出时间,只能先得到发出天体和地球的距离,然后距离比光速,间接得到了这束光的发出时间。

另一方面,由于宇宙空间极为广阔,为计量方便,天文学家专门定义了很大的长度单位,例如光年——即光在真空中传播一年的距离,1光年≈9461万亿米。光年不是时间,而是距离单位。

因此,如果测得天体的距离为10光年,把它除以光速,即可得到这束光在宇宙中传播了10年的时间才到达地球,也就是说这束光在10年前就已经被发射出来。但如果我们想要看到这个天体现在发出的光,我们只能再等10年,因为该天体现在发出的光才刚刚上路,要在10年后才能到达地球(这里假设这个天体的距离保持不变)。

再比如我们的太阳,日地平均距离约为1.496亿千米,这意味着我们当前看到的太阳光都是太阳在8.3分种之前发射出的。总之,只要测出天体的距离,我们就能知道它们是在多久之前发出这束光的。

狭义相对论认为,光在真空中传输的速度是恒定的,也就是说不变的,因此将其作为宇宙尺度的距离单位是最准确的。

既然知道了某个天体距离多远,就能知道这个星星的光走了多久了。比如距离我们最近的恒星比邻星大致的距离约39.92万亿公里,折算成光年就是4.22光年,这颗星星发出的星光需要4.22年才能到达地球,也就是说,我们现在看到这颗星星的样子是4.22年前的样子。

在已知非常多信息的时候,我们可以通过比如光谱测定,光度测定等各种方法,或者天体的额外信息,给出更相信的物理内容。但是这都是有条件的。这就像,如果我们仅仅抓拍一个人的衣服,去判断这个人的信息,是不够的。需要脸部特征,行走特征多方面的信息来配合,才能推测,比如这个人的性别、年龄等其他信息。

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