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1光年有多远?是如何计算出来的?

首先你需要了解光年是个长度单位而不是什么所谓的时间单位,1光年也就是光一年内传播的距离,光的速度在真空中每秒大约30万千米,1年约等于3000万秒,由此可以算出1光年约等于9万亿千米。


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也许用数字讲,你根本无法理解这样的距离。我们来举个例子,太阳与地球的平均距离约为1.5亿千米。这是什么概念呢?如果您现在乘坐最快的民航飞机(普通飞机),日夜兼程都需要花费约20多年的时间才可以达到太阳。如果您选择现在走路去太阳,那么在1000多年后,你才可以抵达太阳。可想而知1光年有多远,太遥远了。就拿1亿千米来计算的话,飞机都需要花费180万年!!


1光年有多远?是如何计算出来的?

图解:地图显示的是位于太阳12.5光年内的恒星,图:Richard Powel


简单了解下光年


光年是用于表示天文距离的长度单位,长度约为9.46万亿千米或5.88万亿英里。根据国际天文学联合会(IAU)的定义,光年是光在真空中1个儒略年(365.25天)传播的距离。因为它包含了“年”这个词,所以术语“光年”有时被误解为是一种时间单位。


光年最常用于表示与恒星的距离和在银河系尺度上的其他距离,特别是在非专业和科普出版物中最为常见。专业天体测量中最常用的单位是parsec(符号:pc,大约3.26光年;一个天文单位与圆弧1秒夹角的距离)。


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关于光年的定义


根据IAU的定义,光年是儒略年(365.25天而不是格里历年中的365.2425天)和光速(299792458米/秒)的乘积。这两个值都包含在自1984年以来使用的IAU(1976年)天文常数系统中。由此,可以导出以下转换。IAU认可的光年缩写是ly,不过其他标准如ISO 80000使用的是“l.y.”并且和本地化符号是常见的,例如法语中的“al”(来自année-lumière)和西班牙语(来自año luz),以及德语中的“Lj”(来自Licht jahr)等等。


1光年=9460730472580800米(精确值)


1光年≈9.461拍米


1光年≈9.461万亿千米


1光年≈587862525万亿英里


1光年≈63241.077个天文单位


1光年≈0.306601秒差距


在1984年之前,回归年(不是儒略年)和测量的(未定义的)光速被包括在1968年至1983年的IAU(1964)天文常数系统中。西蒙·紐康(Simon Newcomb)的J1900.0平回归年份为31556925.9747星历秒,光速为299792.5公里/秒,结果的光年数值为9.460530×10的15次方米(四舍五入到光速的七位有效数)。几个现代的资料数据可能来自于一个古老的资料数据,如克拉本沃尔特艾伦(Clabon Walter Allen)在1973年的天体物理量参考资料,于2000年更新,包括上面引用的IAU(1976年)值(截断为10位有效数字)。


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其他高精度值不是来自相干IAU系统。在一些现代资料中发现的值为9.460536207×10的15次方米,是平儒略年(365.2425天或31556952秒)和其所定义的光速(299792458米/秒)的乘积。另一个值为9.460528405×10的15次方米,是J1900.0平回归年和定义光速的乘积。


用于光年和光年的倍数的缩写是:


“ly”表示为1光年


“kly”表示为1千光年(1000光年)


“Mly”表示为1百万光年(1000000光年)


“Gly”表示为10亿光年(1000000000光年)


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关于光年的历史


1838年弗里德里希·贝塞尔(Friedrich Bessel)首次成功测量到太阳以外的恒星的距离,几年后就出现了光年这个单位。这颗恒星是天鹅座61,他使用了由约瑟夫·冯·夫琅(Joseph von Fraunhofer)设计的6.2英寸(160毫米)的量日仪。当时表示空间距离的最大单位是天文单位,等于地球轨道半径(1.50×10的8次方千米或9.30×10的7次方英里)。在这些方面,基于天鹅座61的0.314弧秒的视差的三角法计算表明,到恒星的距离为660000个天文单位(9.9×10的13次方千米或6.1×10的13次方英里)。


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贝塞尔补充说,光线需要10.3年才能穿过这个距离。他认识到他的读者会欣赏到光的大致传输时间的心理画面,但他不把光年作为一个单位。他可能不太喜欢用光年来表示距离,因为这样会因为乘以光速的不确定性参数而降低视差数据的精度。光速在1838年尚未确切知晓;其故值在1849年(阿曼德·斐索)和1862年(莱昂·傅科)发生了变化。它还没有被认为是自然界中的一种基本常数,光通过以太或太空的传播仍然是神秘的。


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不过,在1851年,奥托·乌尔(Otto Ule)在德国流行的天文文章中出现了光年单位这一天文术语。乌尔通过将其与徒步旅行时间(Wegstunde)进行比较来解释以“年”结尾的距离单位名称的悖论。当代德国流行天文书也注意到光年是一个奇怪的名字。1868年,一本英文期刊将光年标记为德国人使用的单位。爱丁顿称光年是一个不方便且无关紧要的单位,它有时会从大众使用中渗透到技术调查中去。


虽然现代天文学家通常更喜欢使用秒差距(1秒=3.26光年),但光年也被广泛用于测量星际和星系际空间的广阔空间。


术语的用法


以光年表示的距离包括同一一般区域内的恒星之间的距离,例如属于同一螺旋臂或球状星团的恒星。星系本身的直径从几千到几十万光年不等,与相邻的星系和星系团相隔数百万光年。与类星体和史隆長城等物体的距离达到了数十亿光年。


长度的数量级列表


40.4×10的−9次方光年:来自月球表面的反射太阳光需要1.2-1.3秒才能到达地球表面(行程大约350000到400000公里)。


45.7×10的9次方光年:从地球到可见宇宙边缘的任意(共动参考系)距离约为457亿光年;这是可观察宇宙的可靠(共动参考系)半径。这大于宇宙背景辐射所规定的宇宙年龄。


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图解:以太阳为中心的微弱黄色球体的半径为1光分。为了比较,参宿七(左上角的蓝色星)和毕宿五(右上方的红色星)的大小按比例显示。大黄色椭圆代表水星的轨道。图:Paul Stansifer


参考资料


WJ百科-英文版本(Light-year)


天文学名词

来源:天文在线

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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