빛의속도 광년 ?

 

    빛의속도 광년 ?

 

 

( 질 문 )    blu****      2009.05.26                   

 

제가 정말 궁금한게 있는데요 ..

 

지구과학에서 광년이라는 개념이

만약 1억광년이면 빛의 속도로 1억년을 가야 닿을수 있다는 뜻 아닌가요 ..;?

그런데 사람걷는속도로 1억년도 아니고 빛으로 1억년인데 ..

이건 도데체 계산을 어떻게 한거죠 ?

 

1억년전부터 과학이 지금처럼 발달되서

빛을 여태까지 쏘와왓을리도 없고 ..

정말궁금합니다 ..

 

거리를 알 수 있는 방법중에 빛보다 빠른 것이 있나요 ?

 

 

( 답 변 1 )

 

qkqrkqt          2009. 05. 26

 

별의 거리는 연주시차를 통해서 구하는데요

연주시차란 지구의 공전에 따른 별의 위상 변화인데요

 

            (사진 출처 : 네이버 백과사전)

 

본 그림과 같이 지구의 위치에 따라서 별의 보이는 위치가 달라보입니다

       (별이 보이는 위치는 위에 ㅣ 으로 표시한 부분입니다)

 

하지만 그림과 다르게 별은 매우 멀리 있습니다

가장 가까운별도 4광년의 거리에 있을정도로 말이죠

 

그래서 연주시차의 각 단위는 초( ")단위 입니다

 

여기서 초( ")란 각의 단위로서

1도( ˚)의 60분의 1의 크기가 1분( ')이고 이 1분의 60분의 1의 크기가 1초( ")입니다

그만큼 작은 크기의 각이죠

 

이로 구해지는 거리의 단위는 파섹(pc)이고요

1파섹은 3.26광년입니다

 

별과의 거리는 연주시차의 역수입니다

즉 연주시차가 1초이면 1파섹의 거리고

0.01초 이면 100파섹의 거리입니다

하지만 현재기술로는 100파섹이상의 거리는 구할 수 없죠

 

그 이상의 거리 즉 님이 말하신 것 처럼 억광년 단위의 거리는 이와 같은 방법으로는 구할 수 없습니다

하지만 외부은하중 1억광년 이상의 거리에 있는것 도 있죠

이와 같은 것은 도플러효과의 적색이동을 이용한 허블의 법칙으로 구합니다

 

( V_r : 은하의 후퇴속도 [km/s], r : 은하까지의 거리 [Mpc]-메가파섹-, H :허블상수 [km/s/Mpc] )
  (출처 : 네이버 백과사전)

 

위의 식이 허블의 법칙인데요

 

또한 도플러 효과란 파원의 이동에따른 파장의 압축, 또는 팽창인데요

만일 파원이 가만히 있다면 파장은 그대로일테고요

파원이 다가오고 있다면 파장은 짧게 압축됩니다

그리고 파원이 멀어지고 있다면 파장은 길게 늘어납니다

 

빛도 파장이기 때문에 광원=파원이 될 수 있습니다

 

그럼으로 광원이 멀어지게 될 경우 파장이 늘어나서 적색이동이 일어나게 됩니다

이 적색이동의 정도는 후퇴속도가 빠르면 빠를수록 크게 나타납니다.

빛의 속도는 언제나 일정하니 이 적색이동의 정도만 알게되면 은하의 후퇴속도를 구할 수 있습니다

그러면 해당 천체까지의 거리를 구할 수 있죠

 

물론 이 방법은 거리가 멀어질 수록 오차가 커집니다

수백~수천광년의 오차가 생길 수 도 있습니다

하지만 이것을 사용하는 경우는 천체와의거리가 수천만~수억광년의 거리가 될 수 있기때문에

이정도의 오차는 큰 영향을 주지 않습니다

 

마지막으로 빛보다 빠른것은 존재하지 않습니다

때문에 빛의 속도로 바주보며 달려가는 두 물체는 상대방이 빛의속도의 2배의 속도로 보이지않습니다

 

( 답 변 2 )

 

dangung         2009. 05. 26

 

질문1:

지구과학에서 광년이라는 개념이

만약 1억광년이면 빛의 속도로 1억년을 가야 닿을수 있다는 뜻 아닌가요 ..;?
그런데 사람걷는속도로 1억년도 아니고 빛으로 1억년인데 ..

이건 도데체 계산을 어떻게 한거죠 ?

 

답변1:

먼저 광년이란 개념이 도입된 이유부터 살펴 보겠습니다.

천문학적 거리는 우리의 상상을 초월하는 큰 값을 가지고 있기 때문에,

쉽게 사용할 수 있는 단위(m나 km) 로 기술하다 보면 너무 큰 수로 표현해야 합니다.

따라서, 보다 큰 단위가 필요하게 되었습니다.

도시들 사이의 거리를 mm로 표현하기 불편하니, 적절한 km 단위를 사용하는 이치와 같습니다.

 

질문하신 1억광년은 빛이 1억년 동안 간 거리를 말하는데,

이 거리를 알기 위해서는 빛의 속도를 알아야 합니다.

빛의 속도의 측정 방법은 다음 링크를 참조 하십시오.

 

(http://kin.naver.com/detail/detail.php?d1id=11&dir_id=1102&eid=BDKbVu/BGaFyNTM2oBhaS+XpsmfbzV3h&qb=67mb7J2YIOyGjeuPhCDsuKHsoJU=&enc=utf8&pid=fmVp0loi5U4ssctgcE0sss--360204&sid=ShsnjwgjG0oAABQiBgQ 참조)

 

거리 = (속도 * 시간)

빛의 속도에 1억년이란 시간을 곱하면 1억광년의 거리를 산출할 수 있습니다.

 

 

질문2:

거리를 알 수 있는 방법중에 빛보다 빠른 것이 있나요 ?

 

답변2:

일단 빛보다 빠른 것은 없다는 것이 현대 물리학의 정론입니다.

또한 실험적으로도 빛보다 빠른 것은 발견되지 않았습니다.

따라서 빛보다 빠른 것은 없다고 답변드리겠습니다.

 

단 거리를 말씀하셨으니 광년보다 큰 단위를 하나 알고 있어 소개합니다.

천체 거리 측정 방법 중에 하나인 연주시차 측정법에서 연주시차가 1초인 거리를 파섹이라고 합니다.

이외에 광년보다는 작지만

지구와 태양사이의 거리를 단위로 하는 AU도 천체 거리를 표현하는데 많이 사용됩니다. (http://cafe.naver.com/kim88kim.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=4301 참조)

 

다음으로 지구에서 천체들까지의 거리는 어떻게 측정할까요.

직접 자를 대고 재거나, 천체까지 갔다 오면서 측정하기는 불가능 할 것입니다.

따라서 천체를 관측할 수 있는 수단인 빛 혹은 전파를 가지고 측정하게 됩니다.

자세한 방법은 아래 링크를 참조하십시오.

 

(http://kin.naver.com/detail/detail.php?d1id=11&dir_id=110206&eid=7HqIei85jRyNjpU/ts0sdmovjjmvAbjP&qb=7LKc7LK0IOqxsOumrCDsuKHsoJU=&enc=utf8&pid=fmVFBwoi5UNsst6b6PGsss--071835&sid=ShsnjwgjG0oAABQiBgQ 참조)

 

하지만 위 링크에 열거된 방법도 빛을 사용하여 측정하고 있습니다.

따라서 한번더 말씀드리자면,

거리를 측정 하는 방법중에 빛보다 빠른 것은 현재까지 없으며,

이론적으로 빛보다 빠른 것은 없다는 전제가 맞는다면, 앞으로도 없을 것 같습니다.

 

 

( 답 변 3 )

 

mintopark       2009. 05. 26   

 

질문하신..

 

1억광년이란 빛이 초당 30만 km를 가는데 1년동안 간거리를 1광년 이라고 합니다.

계산을 하면 30만km X 86,400(24시간을 초로 환산) X 365(1년) = 약 9조4천억 km

그래서 1광년은 약 9조4천억 km 입니다.

 

1억광년이라 함은 거기에 1억 을 곱해야 하는거리 입니다.

속도는 거리,시간 관계에 있습니다 .

즉 얼마의 거리를 얼마의 시간안에 가느냐를 속도라고 합니다.

초당 30만 km를 가는 빛을 시간으로 곱해주면 단위가 의미하는 거리가 나요죠!^*^

 

 

 

 

 

'광년'이 이해가 안되요.

 

4di****       2012. 11. 02

행성들을 설명할 때 몇광년 떨어져 있다고 그러잖아요.

근데 몇백광년 떨어져있는 것들은 어떻게 알 수 있죠?

빛의 속도로 1년동안 가는 거리가 광년인데,

빛의 속도로 우주선을 보낼 수도 없고 설령 가능하다쳐도 그럼 우주선을 몇백년 전에 보낸건가요????

 

설명좀해주세요ㅠㅠㅠㅠㅠ

 

 

( 답 변 )

 

박민규(legna__krad)     2012. 11. 02

 

실제로 관측한 거리는 아니구요.

이론적으로 계산한 값입니다.

 

가까운 별의 경우에는 연주시차를 이용해서 구하구요.

먼 거리에 있는 별은 허블의 법칙을 이용해서 구합니다.

절대등급과 실시등급을 이용해서 거리를 구하는 방법도 있구요.

 

허블의 법칙을 이용한 방법만 가르쳐 드리자면...

 

먼저, 허블의 법칙은 아래와 같이 정의 됩니다.

V=Hd-------------(1)

(v는 별의 시선속도, H는 허블상수, d는 별의 거리)

 

허블상수는 2004년에 나사에서 측정한 값은

대략 76 km/s/Mpc 입니다.

정확한 허블상수를 구하는 것은 천문학자들의 몫이면서

동시에 얼마나 정확한 우주에서의 척도를 구하느냐가 됩니다.

 

그런데, 시선속도 V는 도플러 효과로도 구할 수 있습니다.

 

V=(λ-λo/λo)×c --------(2)

[V: 시선속도, λ: 편이된 파장, λo: 원래의 파장, c: 광속 300,000km/s]

 

원래의 파장이란, 실험실에서 빛을 쏴준 후 얻은 파장이며,

편이된 파장이란 것은 적색편이 혹은 청색편이를 일으킨 파장을 뜻합니다.

그러면, 얼마나 많이 편이되었는지에 따라서,

지구로 가까워지는 별인지 멀어지는 별인지 구할 수 있습니다.

 

그래서 (2)식을 (1)식의 V에 대입하여 준뒤,

거리 d에 대해 풀어주면 별의 거리가 나오죠.

 

d = (λ-λo/λo)×c / H

 

이때, 단위는 Mpc(메가파섹)입니다.

1pc = 3.26 광년 이구요.

1Mpc=3.26*10^6 광년 입니다.