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光年

光年是计量天体间时空距离的单位,一般被用于衡量天体间的时空距离,其字面意思是指光在真空中沿直线传播一年的距离,约为94605亿千米,是由时间和光速计算出来的。

“年”是时间单位,但“光年”虽有个“年”字却不是时间单位,而是天文学上一种计量天体时空距离的单位。宇宙中天体间的距离很远很远,如果采用我们日常使用的米、千米(公里)作计量单位,那计量天体距离的数字动辄十几位、几十位,很不方便。于是天文学家就创造了一种计量单位光年,即光在真空中一年内所走过的距离。距离=速度×时间,光速约为每秒30万千米(每秒299,792,458米),1光年约为9 460 730 472 580.8千米。

在一儒略年的时间中(即365.25日,而每日相等于86400秒,一年就是31557600秒),在自由空间以及距离任何引力场磁场无限远的地方,一光子所行走的距离。因为真空中的光速是每秒299,792,458米(准确值),所以一光年等于9,460,730,472,580,800,或5,878,897,915,661.709英里,或5,108,794,455,193.632海里,或约9.46×1015或约9.46×1012千米。(注:1千米(公里) = 0.6214英里= 0.540海里;1年 = 31557600秒。)

1676年以前,人们普遍相信光的传播是不需要时间的。1676年,丹麦科学家O.C.罗默首先作出了光的传播需要时间的设想。1671年,罗默开始观测木星的卫星(木卫一)。他发现木星掩卫的时间(由木卫一躲到木星背对地球的一面开始到它再次出现在地球上可观测到的区域之间的时间间隔)并不是一个定值。当木星离地球较远时,掩卫过程所用的时间更长。1675年,法国的天文学家乔凡尼多美尼科卡西尼开始设想这种现象产生的原因可能是光的传播需要时间。然而,他在不久后就放弃了这个想法。

当时担任卡西尼的科学助手的罗默则没有放弃。他坚持假设光的速度是有限的,并计算出以光的速度,要穿越相当于地球公转轨道直径的距离需要22分钟的时间。以今天的数据来看,他的结果等价于说光的速度是214000公里每秒(罗默当年对地球公转轨道的直径计算有误)。

但是直到18世纪上半叶,主流科学界才逐渐接受了光速有限的想法。1728年,英国天文学家詹姆斯布拉德雷给出了另一种测量光速的方法,得出光的速度大约是301000公里每秒。1838年,德国天文学家弗里德里希威廉贝塞尔首先使用“光年”一词,作为天文学测量上的单位。他测量出天鹅座61与地球之间的距离是10.3光年。

太阳与最近的恒星半人马座a星相距43万亿千米,人类观察到的最远的星星,是这个数字的30多亿倍。这种情况下使用光年就容易多了,太阳到半人马座a星的距离为4.545光年,与最亮的恒星天狼星为8.6光年,与牛郎星织女星的距离分别为16.63和26.3光年,与参宿七的距离为850光年,银河系的跨度达10万光年。目前人类探知的最遥远的星,距离地球已达150亿光年如果这个星体正好是150亿年前宇宙大爆炸时诞生的,那么,人类看到的就是它刚刚诞生时发出的光。

另外,为了方便起见,科学家把地球太阳的平均距离定义为“1天文单位”。用这个单位来度量太阳系的距离就方便多了。太阳与地球的距离为1天文单位,与水星为0.4天文单位,与金星为0.7天文单位,与冥王星为40天文单位,等等。

光年的准确长度:以1年=365天5小时48分45.9747秒,光速=299,792,458米/秒来计算,1光年=9454254955488千米。(9.4608×10的12次方km)

与天文学中其它常用长度单位的换算:

一秒差距约等于3.26光年;

一光年约等于63240天文单位

光由太阳到达地球约八分钟(即地球跟太阳的距离为八“光分”)。

已知距离太阳系最近的恒星为半人马座α星,距离约4.22光年。

距离地球131亿光年

我们所处的星系银河系的直径约有十万光年。假设有一近光速的宇宙船从银河系的一端到另一端,它将需要多于十万年的时间。但这只是对于(相对于银河系)静止的观测者而言,船上的人员感受到的旅程实际只有数分钟。这是由于狭义相对论中的移动时钟的时间膨胀现象。

天文观测范围已经扩展超过100亿光年的广阔空间(称为总星系)。

因为带有“年”字,它常常被误以为是时间单位,以致于有时会产生误用。例某些流行歌曲中可能误用它来比喻时间的长久,如“一转眼/一瞬间,一光年。”

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