宇宙が膨張しても光速は不変ですね。

質問

波長の伸びとの関係はどうなっているのでしょう。また宇宙が膨張していない時より光が届く時間は伸びるのでしょうか。

回答No.7

SI299792

光も音も同じです。音速は可変なのになぜ、光と同じ現象が起こるのか不思議なのだと思います。質問から外れますが、その理由を説明したいと思います。

　車からボールを発射した場合、車の速度とボールの速度が加算されます。しかし、音は空気の振動です。空気は車から発射された訳ではないので車が動いてもその場に留まります。だから車の速度は加算されません。音速も、気温・風等の条件が同じなら一定。車の速度に左右されません。だから光と同じドップラー効果が起こります。

　光の場合、近づけば青紫、遠ざかれば赤になります。
　音の場合、近づけば高音、遠ざかれば低音になります。

お礼

なるほどと思いました。もう少し先まで考えてみます。

回答No.6

SI299792

光速は不変なので、膨張していない時より光が届く時間は伸びる事はありません。同じです。
では何が伸びるのか、貴方か言っていた波長が伸びます。

これがドップラー効果です。
見た方が解りやすいと思いますが、解りやすいサイトが無かったので、自作画像です。
波長が長くなれば、色は赤くなります。

元の色は、分光することで解るそうです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E6%96%B9%E5%81%8F%E7%A7%BB

お礼

音の場合にも速度は変わらないのかなどと光の場合と比べて考えてみたいと思います。

回答No.5

Nakay702

「質問者からのお礼」を拝見しました。

＞光速不変だがドップラー効果が出る。光のエネルギーは変わるのかなと思いました。
⇒はい、ドップラー効果が出ると、光のエネルギーは変わります。赤方偏移する光はエネルギーが低下し、青方偏移する光のエネルギーは増大します。

＞宇宙が膨張するというのもほとんど実感できませんが、光の場合と音波のドップラー効果はどこが違うのか勉強しなければと思いました。
⇒光のドップラー効果は波長を変えますが、音波のドップラー効果は周波数（ヘルツ）を変えます。近づく音波は周波数が増えて音程が上がり（高音化）、遠ざかる音波は周波数が減って音程が下がります（低音化）。
ですから、例えば、近づいてくる救急車のサイレンの音は高くなり、目の前を通り過ぎて遠ざかっていくときの音は下がっていくのを経験することがありますね。

お礼

何方も難しいけれど興味深いのでどこまでできるかわかりませんが、勉強してみたいと思います。

回答No.4

okok456

波長の伸び ：ドップラー効果 赤方偏移 ですね。
波長が伸びても光の速度は変わらない、波長の短い青い光、長い赤い光も速度は同じです。

約135億光年離れた星の光は約135億年前の光です。
かなりの速度で宇宙は膨張しているようですが
測定、計算の誤差があり、
1年後測定しても約135億光年、約135億年前の光でしょう。
参考に　予測よりも速い宇宙の膨張速度
https://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/856_hubble
私には理解しきれませんが
星までの距離の測定方法の説明も
https://www.nao.ac.jp/faq/a0601.html

お礼

光の前に波のことも最低知識は勉強しないといけないと思いました。

回答No.3

QCD2001

宇宙が膨張しているといないとにかかわらず、光速度は一定です。
光が1光年の距離だけ離れた、A点からB点へ進むとき、宇宙が膨張していなければ、ちょうど1年で1光年の距離を進みます。
しかし膨張していると、A点を出発した光がB点へ届くまでの間にAB間の空間が膨張して1光年より長くなるので、B点へ到達するのは1年より遅れます。
逆に宇宙が収縮していると、A点とB点との距離が1光年より短くなるので、膨張していないとき（1光年を進むとき）よりも早く到達します。

お礼

距離は赤方偏移から修正するのでしょうから。元の波長は分かるのでしょうか。

回答No.2

Nakay702

＞波長の伸びとの関係はどうなっているのでしょう。また宇宙が膨張していない時より光が届く時間は伸びるのでしょうか。
⇒以下のとおりお答えします。

まず、結論を先に申しますと、「宇宙が膨張するとき、光は、まさに波長が伸びます。一方、光の届く時間は変化しません」。

通常、移動するもの、例えば、列車から飛び出すとすれば、その飛び出すものは（慣性の法則に従って）列車の移動方向に運動ベクトルを受け継ぎますね。つまり、その方向に向かって動く初速が与えられますね。
では、光の場合はどうなるかと言いますと、運動ベクトルを受け継がない代わりに、波長が伸びる、ということになるわけです。つまり、遠ざかる（膨張する）ものから発射された光は、「赤方偏移」を被ります。すなわち、波長が可視光の側から赤外線の方へそれていきます。この現象は「光のドップラー効果」と呼ばれます。

このことは、20年間ほど放送大学の天文学関係（例えば、「進化する宇宙」や「宇宙を読み解く」）を視聴していて、その間に一番驚いたことの１つでした。これを知った時、まさに「目からウロコ」の思いでした。思い出すに、放送大学開設当初の学長であられた小尾信弥先生の「天文学」や、小沼通二先生の「現代物理学」はいつも興味深々の講義でした。
なお、当然ながら、遠ざかるものとは反対に、近づくものから発射された光は波長が可視光の側から見て紫外線の方へそれていきます。これは、（「紫方偏移」ならぬ）「青方偏移」と呼ぶそうです。

お礼

光速不変だがドップラー効果が出る。光のエネルギーは変わるのかなと思いました。宇宙が膨張するというのもほとんど実感できませんが、光の場合と音波のドップラー効果はどこが違うのか勉強しなければと思いました。

回答No.1

m5048172715

光速、時間、空間（重力）はセットになってて宇宙なのだろう。その条件下で光速は一定である。

お礼

>。その条件下で光速は一定である。

この宇宙が膨張しているから一定であるという事でしょうか。