¿Cómo miden los científicos realmente un año luz con precisión? ¿Cómo saben si son exactos?

Answer 1

Un año luz es una unidad de medida, no una distancia que se mide. Las unidades de medida son aquello por lo que medimos, no las cosas que se miden. Un año luz se define como exactamente 9460730472580800 metros. No hay incertidumbre allí.

Entonces, podrías preguntar, bueno, ¿cómo miden un metro los científicos? Bueno, el medidor es también una unidad por la cual medimos, no algo medido. Se define como la distancia que la luz recorre en exactamente 1/299792458 de un segundo. Tampoco hay incertidumbre. Por lo tanto, un año luz se define como la distancia que la luz recorre en exactamente 31,557,600 segundos. No hay incertidumbres en estos números. En última instancia, se reduce a contar los segundos.

Bueno, entonces, preguntas, ¿cómo miden los científicos los segundos? Nuevamente, la segunda es una unidad por la cual medimos, no algo que se mide. Actualmente, el Segundo se define como la duración de exactamente 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 en reposo a una temperatura de 0 K al nivel medio del mar. Por lo tanto, el año luz es la distancia que la luz recorre en exactamente 290097396344952000 períodos de la radiación correspondiente a la transición de cesio anterior.

Entonces, en realidad no medimos un segundo. Utilizamos esta definición de segundo en términos de cesio para medir la duración de otras cosas en relación con eso. Todas las mediciones son, en última instancia, comparando las definiciones de nuestras unidades con otras cosas, y el año luz es solo una unidad de distancia. Entonces, no medimos años luz, usamos años luz para medir cosas.

La velocidad de la luz, por cierto, también se fija por definición a un valor exacto , sin incertidumbre asociada.

Answer 2

Los científicos en realidad no “miden un año luz”. No hay ningún palo en algún lugar que la gente señale y diga: “Sí, ese es un año luz”.

Lo que hacen es medir la velocidad de la luz, a través de una variedad de herramientas excepcionalmente inteligentes. Primero se midió tomando medidas cuidadosas de los movimientos de las lunas de Júpiter (como un reloj cósmico), durante un período lo suficientemente largo como para que la Tierra se moviera varios minutos de luz. También hay aparatos de lujo que involucran espejos giratorios. Para más detalles, vea ¿Cómo se midió la velocidad de la luz?

Tome esa velocidad, multiplíquela por 1 año, y lo que sea por definición es un año luz. Nunca hay un llamado para medir el año luz directamente.

Hay un llamado para medir las distancias a varias cosas astronómicas que se pueden medir en años luz. Lo hacen de varias maneras. Lo más fácil es la paralaje, juzga la distancia a las cosas de la misma manera que lo hacen tus ojos, al medir la diferencia de ángulo desde dos lugares separados. Los otros son algo más complicados. Hay una buena visión general en ¿Cómo medimos la distancia de una estrella / planeta / agujero negro desde la Tierra?

Answer 3

Si bien las respuestas que se dan aquí son buenas, me inclino a pensar que la pregunta aborda la astronomía y cómo los astrónomos estiman las distancias astronómicas en la práctica.

Entonces, seguro, no puede enviar una sonda y confirmar que sus estimaciones de distancia son buenas en astronomía, es mejor que se asegure de que sus técnicas sean buenas.

Para objetos razonablemente cercanos, los astrónomos pueden observar el objeto cuando la tierra está en un lado del sol y otra vez cuando la tierra está en el otro. Sabemos bastante bien la distancia de la tierra al sol, por lo que podemos deducir la distancia al objeto al observar cuánto se mueve en relación con los objetos mucho más distantes cuando la tierra se mueve alrededor del sol y el uso de esa distancia también.

Después de eso, puede estimar las distancias a las estrellas haciendo una estimación informada de qué tan brillantes son a una distancia determinada, y luego ver qué tan brillantes se ven desde la tierra para estimar la distancia a la estrella. En este caso, debe observar la composición química de la estrella (esto se puede estimar utilizando espectros de emisión y absorción) y luego observar otras estrellas con la misma composición química a distancias conocidas estimadas utilizando otras técnicas para estimar la Distancia a la estrella. En general, algunos tipos de estrellas son mejores para esto que otros. Para los grupos de estrellas que creemos que están realmente a la misma distancia, podemos intentarlo con varias estrellas en el grupo.

De todos modos, estoy seguro de que hay otras técnicas, pero serán como la segunda. Implicarán estimaciones de distancia establecidas y algunos supuestos físicos basados ​​en la teoría existente.

Answer 4

Uno puede derivar la velocidad de la luz a partir de la relación entre la frecuencia y la longitud de onda. Sin embargo, las mediciones de velocidad cosmológicas habituales se realizan mediante la observación de las lunas de Júpiter. Estos y muchos otros métodos nos muestran que c es constante hasta el nivel del sistema solar.

Answer 5

La velocidad de la luz se conoce con mucha precisión, con la misma precisión que los valores de sus dos componentes, la unidad de tiempo y la unidad de longitud. Probablemente a partes por mil millones, o más.

Creo que puede estar preguntándose con qué precisión sabemos las distancias que se dan convencionalmente en años luz, por ejemplo, las distancias a las estrellas cercanas o el tamaño de nuestra Galaxia. La respuesta es solo moderadamente precisa. No porque el año luz sea incierto, es muy, muy cierto. Pero debido a que las distancias en sí son conocidas con una precisión mucho menor.