magnitud

distancia

Una medida de cuán lejos está un objeto, que afecta la intensidad de la señal observada.
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Descripción

La distancia es una medida fundamental de la separación espacial entre dos puntos, y en física sustenta la ley del inverso del cuadrado, que dicta que la intensidad de una señal (luz, sonido, gravedad) disminuye con el cuadrado de la distancia desde su fuente. Este principio es crucial para las mediciones astronómicas, donde determinar la lejanía de un objeto permite a los científicos inferir su luminosidad intrínseca, masa o velocidad. En la detección cuántica, la distancia afecta la fuerza de acoplamiento entre un sensor y la señal objetivo, de modo que una mayor proximidad produce interacciones más fuertes y una mejor sensibilidad.

Historia

El concepto de distancia ha sido central en la física desde la antigüedad, pero su medición astronómica precisa comenzó con la primera paralaje estelar en 1838, realizada por Friedrich Bessel. La ley del inverso del cuadrado para la luz fue formulada por Johannes Kepler en el siglo XVII y posteriormente refinada por Isaac Newton.

Cómo funciona

En la práctica, la distancia a menudo se mide indirectamente a través de efectos observables. Por ejemplo, el brillo aparente de una fuente de luz conocida (una 'vela estándar') revela su distancia mediante la ley del inverso del cuadrado. Alternativamente, la paralaje — el desplazamiento aparente en la posición de un objeto cercano contra el fondo de estrellas distantes mientras la Tierra orbita el Sol — proporciona una distancia geométrica. En los sensores cuánticos, la distancia a un objetivo se codifica en la fuerza de la interacción, como el acoplamiento dipolar magnético, que decae con el cubo de la distancia, permitiendo una localización precisa de objetos cercanos.

En la práctica

La medición de distancias se utiliza en LIDAR para vehículos autónomos, en estudios astronómicos para mapear el universo, y en la detección cuántica para localizar espines individuales o nanopartículas con resolución nanométrica.

Dato curioso

El ojo humano puede detectar un solo fotón, pero la distancia a una estrella es tan vasta que la luz que llega de ella suele ser menos de un fotón por segundo por centímetro cuadrado de apertura del telescopio.

Concept graph →

Fórmulas

$$V(r) = -g \frac{e^{-r/\lambda}}{r}$$
Potential decaying exponentially with distance.
Qué hay en la fórmula
VvariablePotential energy — energía potencial joule
rvariableRadial distance from source — distancia metre
gvariableCoupling strength (not a universal constant) joule metre
λvariableScreening length (range of interaction) — longitud metre
$$v = H d$$
Recessional velocity of galaxies is proportional to their distance.
Qué hay en la fórmula
vvariableRecessional velocity of a galaxy — velocidad metre per second
HvariableHubble parameter (time-dependent) — hubble parameter per second
dvariableProper distance to the galaxy — distancia metre
$$k(r) = rac{\sigma^2 2^{1-\nu}}{\Gamma(\nu)} \left( \frac{\sqrt{2\nu} r}{l} \right)^\nu K_\nu \left( \frac{\sqrt{2\nu} r}{l} \right)$$
A covariance function for Gaussian processes with smoothness parameter ν.
Qué hay en la fórmula
rvariabledistance between two points — distancia metre
νvariablesmoothness parameter
lvariablelength scale parameter — longitud metre
σvariablevariance amplitude — varianza square metre
ΓoperadorGamma function, generalizes factorial — gamma function
K_νoperadorModified Bessel function of the second kind of order ν — modified bessel function second kind
$$h_{ij}^{\text{TT}} = \frac{2G}{c^4 D} \frac{d^2 I_{ij}}{dt^2}$$
Gravitational wave strain from mass quadrupole moment.
Qué hay en la fórmula
h_{ij}^{\text{TT}}variableTransverse-traceless gravitational wave strain tensor — deformación de onda gravitacional
DvariableDistance from source to observer — distancia metre
I_{ij}variableMass quadrupole moment tensor — mass quadrupole moment kilogram metre squared
tvariableTime — tiempo second
GconstanteConstant of gravitation in Newton's law — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteUniversal speed limit and speed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
d^2/dt^2operadorSecond derivative with respect to time — second time derivative
$$F = -\frac{GMm}{r^2} - \frac{4\pi}{3} G m r \rho (1+3w)$$
Gravitational force modified by dark energy pressure, vanishes at w=-1/3.
Qué hay en la fórmula
FvariableGravitational force magnitude — fuerza newton
MvariableMass of the central object — masa kilogram
mvariableMass of the test particle — masa kilogram
rvariableDistance between masses — distancia metre
ρvariableEnergy density of the cosmic fluid — densidad de energía joule per cubic metre
wvariableEquation-of-state parameter of the fluid — parámetro de la ecuación de estado
GconstanteUniversal constant of gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
$$d = \sqrt{(x_1 - x_0)^2 + (y_1 - y_0)^2}$$
Euclidean distance measures straight-line distance between two points.
Qué hay en la fórmula
dvariableEuclidean distance — distancia metre
x₁variablex-coordinate of point 1 — coordinate metre
x₀variablex-coordinate of point 0 — coordinate metre
y₁variabley-coordinate of point 1 — coordinate metre
y₀variabley-coordinate of point 0 — coordinate metre
√operadortakes the square root of the sum — raíz cuadrada

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