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郭美美:一光年是什么概念?

更新时间:2020-11-08 15:35点击:

  在我们的日常生活中,我们会经常用到“米”这个长度单位。比如一个人的身高大约是1.75米,一棵大树高约10米,从这儿到到那边大约100米等等。

  在我们的日常生活中米作为长度单位也基本够用了。如果再大一点我们就用千米(公里)来衡量。在地球上用千米就可以完全满足人类衡量距离的需求了。比如,地球的直径长度是12756千米,地球的赤道周长大约是40075千米。

  图示:长度国际标准米原器

  如果离开了地球,再用千米来做距离单位来衡量太阳系中各个星球之间的距离的出来的结果就让人很难理解了。比如,地球到月球之间的距离是384000公里。月球是距离地球最近的星球,这个距离还好理解。地球太阳的距离大约是149600000千米。这个距离就让人有些匪夷所思了。如果是太阳系最边缘的大行星海王星到太阳的距离用千米来表示的话,这个数字大约是4496000000千米。是不是读起来很费劲了,不好理解。

  这就是我们所说的天文数字了,大的没边没沿的。因此科学家就有定义了一种新的长度衡量单位,叫做天文单位。1天文单位的距离就是地球到太阳平均距离,即1.496亿千米。如果用天文单位来重新衡量一下海王星到太阳的距离那就是30个天文单位了。这样衡量是不是简单明了呢?

  但是如果离开太阳系,扩大到整个宇宙范围,天文单位也不够用了。举个例子,距离太阳最近的恒星是比邻星。比邻星到太阳的距离大约是40000000000000千米,用天文单位表示大约是63241天文单位。

  图示:地球到太阳的平均距离是1天文单位

  光速是每秒三十万公里,一秒可以绕地球七圈半,而现在人类在天上的卫星绕地球一圈得90分钟左右,和光速比起来差远。

  每秒三十万公里的光跑一年大约是10万亿公里,而人类的旅行者一号以17km/s的速度飞了41年也才飞了211亿公里,换算下来也就是20光时左右,距离一光年还很遥远。

  巧合的是我们太阳系的半径也是一光年,所以旅行者一号想要飞出太阳系就需要上万年才行,有可能在旅行者一号飞出太阳系之前人类就离开太阳系了。

  太阳系内其实是用不上光年这种单位的,天文学家在计量太阳系内天体距离的时候往往用的是“天文单位”,一个天文单位就是1.5亿公里,也就是地球到太阳的平均距离,而一旦离开太阳系就需要用到光年单位了。

  但是光年单位也不是顶级的,因为宇宙中动辄几十亿上百亿光年也是很常见的,所以天文学家们有发明了“秒差距”,秒差距等于3.261光年,用于测量恒星间的距离,千秒差距就是3261光年,用来测量星系内部天体距离,百万秒差距用来测量星系和星系之间的距离,十亿秒差距用来计算类星体之间的距离。

  这都是我们很难理解的距离。于是科学家又重新定义了一种新的距离单位。这就是光年。光年也是一个长度单位,它指的是光在一年当中走过的距离。大家都知道光速是宇宙中传播速度最快的。光在真空中的传播速度大约是每秒钟30万千米。因此1光年的距离就是:300000千米/秒×60秒×60分钟×24小时×365天≈9.46×10^12千米。再用光年来表示一下比邻星到太阳的距离,结果为4.22光年。这样看上去是不是脑子是不是清爽了许多呢?

  图示:测量银河系就得用光年作为衡量单位了

  宇宙实在是太大了,一些天体已经大到无法用米和千米甚至是天文单位来描述了。因此科学家就使用了光年来作为衡量宇宙天体中的“尺子”。比如银河系的直径大约是16万光年,仙女座星系距离地球254万光年。可观测宇宙直径大约是930亿光年等等。

  用光年作衡量单位,宇宙还是大的让我们无法理解!

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