03.07 一光年等於多少公里呢?是如何定義的?

互不打擾Elopen各自安好


一光年大約等於10萬億公里,是光按照30萬千米每秒的速度,在一年內所行走的距離。

由於太空過於浩渺,使用我們常用的公里等單位,在宇宙中衡量各個星體之間距離時,會得到巨大的數量。例如地球和太陽的距離對我們人類也是足夠遙遠,日地距離大約1.5億千米,需要光運行大約8分鐘才能跨越,我們也通常把地日距離定義為一個天文單位。

為了合適的描述太陽系以外宇宙中的距離,人們一般採用光年這樣的距離計量單位。按照30萬千米每秒的光速來計算,光在宇宙中飛行一年,行進的距離大約在10萬億千米。這就是一光年的距離長度。

所以光年適合描述宇宙中星體之間的距離,是連光也要走一年的距離,這個長度對我們人類目前的各種飛船等還是遙不可及的距離。以人類當前的太空飛行器速度來講,一光年要飛行長達數萬年。所以星際飛行還是個夢。

如何測量遙遠恆星的距離?

對於遙遠星系的恆星距離,人們主要通過哈勃紅移法來進行測定,宇宙中的星系都存在著光譜紅移的現象,天文學家哈勃在上世紀對河外星系的觀測中發現,離我們越遠的星系,其譜線的紅移約明顯。

對這種光譜紅移現象,目前最合理的解釋就是宇宙大爆炸理論。也即是說宇宙在不斷的膨脹。哈勃紅移定律指出了紅移量和距離之間的關係,這樣我們通過觀測遙遠星體譜線的紅移量,就可以計算出星系的距離,很多百億光年外的星系都可以通過哈勃定律來進行距離的測定。

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量子實驗室


如果讓博爾特去跑,跑完一光年滄海已變桑田,一光年有多少公里,燃料,補給,不全即使有飛船又談何容易,人類要走一光年就像螳臂當轅,換算成公里讓我垂頭喪氣,那麼遠的距離嚇得我毛髮悚立。我在你面前你卻不知道我愛你,我們之間有一光年的距離。用最快的光速也要跑一年,枉費我智勇雙全也難跟你心心相連,


芷銀河系


一光年,故名思議光走一年的距離:

光速c=299792458米/秒,所以光飛行一年的距離是:

L=365*24*3600*c=9460500000000千米。

所以一光年極長,長的我們即便做著高鐵,也需要350萬年左右才能夠走完。想想人類的整個文明史也才不過上下五千年,而一下子讓我們跑個350萬年,估計人類都沒有了。

雖然光年對於我們很遠,很大,但是在宇宙尺度範圍內,光年甚至有時候還顯得不夠用。比如銀河系直徑就是100000+光年,而可見宇宙的直徑直接是92000000000光年。對於這種龐然大物而言,光年似乎都不足以形容它們的大小。於是科學家又設計了另外一個長度單位:秒差距,一千秒差距就等於3261光年。而如果是百萬秒差距,則相當於326萬光年。這樣對於銀河系來說,只有31個千秒差距;對於可見宇宙來說,只有28萬個百萬秒差距。

從這些數字我們也可以看出,人類真的太過於渺小了。宇宙使用的尺度是光年,而我們自身卻連光年的百萬億分之一,所以說我們是宇宙內滋生的“細菌”也不為過。各位認為呢?


科學探秘頻道


在日常生活中,我們的距離單位一般都是米,千米。隨著科技的發展,當人類走出地球后才發現,人類是如此的渺小,當我們衡量宇宙中的距離時,用米顯然已經不適用了。



什麼是光年?

眾所周知,光速是每秒鐘30萬公里,眨眼之間就可以繞地球7圈半,而一光年也就是光走1年,365天所走過的距離,約等於945449280萬千米,大約是9.46萬億千米。相當於地球到太陽距離的6.35萬倍。光年這個單位放在太陽系也是非常大的尺度。 而整個太陽系的直徑也不不過是1光年。所以太陽系內,我們一般把地球到太陽的平均距離當作一個天文單位,1AU=1.496億千米。





光年的定義

很多人會誤認為光年是時間單位,這是因為時間的單位秒就是人為定義的,人們根據對時間段的定義,再加上光在真空中的傳播速度是每秒30萬公里,兩者相乘就是一光年的長度。 其實比光年更大的單位還有秒差距,1秒差距大約是3.26164光年,當測量兩個遙遠的星系時,還會用到千秒差距和百萬秒差距作為單位使用。


現在科學家已經可以準確的測出光速的大小為每秒,299792458m/s,因為反過來重新把光走1/299792458秒的距離定義為一米。這些關於距離和時間的定義都是人類自己定義的,也許在宇宙的另一個地方有著新的文明和我們的距離單位不相同,這都是很正常的,只不過是描述的方法不一樣而已。


星球上的科學


其實科學家已經告訴我們了,1光年大約是94607億公里,這個長度簡直就是天文數字,因為人類目前製造過的最快速度,也不過每小時26萬公里左右,以這個速度走完94607億公里的路程,至少需要4000年以上才能走完,所以想想還是算了吧。

其實光年這個單位,普遍被用於宇宙的空間範圍,我想可能是我們這個宇宙太大了,大到一些宇宙空間的距離,必須要用數十億,甚至數百億光年來計算,那麼科學家們普遍認為,我們這個宇宙的空間範圍,至少也有920億光年左右,也就是說光從其中一邊飛到另外一邊,起碼需要920億年才能飛完。

所以1光年的距離,看起來好像挺多的,但對於整個宇宙來說,簡直就是小的可憐,不過對於我們人類來說,1光年也太大了,幾乎等於無窮無盡,例如我們這個太陽系的半徑,大概就有1光年左右,但人類目前最多隻能去月球,而月球僅離我們38萬公里。

所以人類探索宇宙的道路,是一個無比艱鉅的過程,如果我們無法發現蟲洞這樣的東西存在,恐怕是無法跨越浩瀚的宇宙時空的,要知道單單只是銀河系的範圍,就至少達到了10萬光年,所以1光年對於人類來說,只是一個探索宇宙的起點罷了……


科學薛定諤的貓


光年,這個詞雖然其中有一個年字,但大家千萬不要被這個字迷惑了,它並不是一個時間單位,而是一個長度單位。經常會有人因為這個而鬧了笑話。

事實上,對於這個單位的定義其實是非常好理解的,光年,顧名思義,就是光在真空中沿直線“行走”一年的距離。光速到底有多快,大家學過物理的應該都知道,c=3*10的8次方m/s,以這樣的速度走一年那得是多遠啊,所以這個單位在咱們地球內部進行距離測算基本用不到。這個單位主要運用於天文學中,例如太陽系中兩個行星之間的距離就可以用多少光年來描述。

接下來,咱們就來算一下一光年到底等於多少公里。其實算法很簡單,就是利用我們初中甚至是小學的物理知識,s=vt,距離等於速度乘以時間,其中光速約為30萬千米每秒,而一年的時間等於365*24*60*60秒,經過計算得31536000秒,所以我們可以推算出一光年約為300000*31536000公里(公里就是千米),即9.4608*10的12次方公里。

要知道,太陽系平均直經為也才只有1.5*10的11次方公里,僅為一光年的六百三十分之一。所以說這個距離長度比肯定地球上最長的長度還要長很多,因此也只能是用於天文學。當然,在天文學中也沒法用咱們平常的國際單位km(也就是公里),你想這一光年就得是12位數字,要是幾百,幾千,幾十萬光年,那得有多少個0啊,科學家們進行科學研究已經夠燒腦的了,再讓他們用這樣繁瑣的的數字去計算,顯然是非常不方便的。


留白說


光速

首先,光年並不是一個速度單位,而是一個距離單位。它是指光走一年的距離。那為什麼要用光速呢?這是因為狹義相對論的基本假設是光速不變原理,通過簡單地推導之後,我們就可以得到下面的式子:

其中m0指的是物體的靜止質量,m指的是物體的相對論質量。從這個方程,我們知道靜止質量不為零的物體是不可能達到光速,只能低於光速。只有靜止質量為0,才能達到光速。目前,我們只觀測到光具有這樣的特點。(多補充一句,按照目前的理論來說,其實傳遞強相互作用的膠子也應該是可以的,只不過我們還觀測不到自由的膠子。)

因此,光速成為了物質、信息、能量的最快速度。

至於光速,也是有範圍的,並不是說所有的光速都是極限速度,這裡特指的是光波或者是電磁波在真空中的傳播速度,是物質、信息、能量的最快速度。

為什麼這裡特指在真空中呢?是因為光在一些介質中還沒有其他的粒子跑得快,比如說:契倫科夫輻射

。它其實只有真空中光速的80%左右,但要比光速在該介質中跑得快。

真空中的光速是:299,792,458 m/s

這個速度有多快呢? 地球的赤道半徑是:6378.137km。根據周長公式,我們可以得到,地球的赤道周長2πR=2*3.14*6,378,137=40,054,700m。也就是說,光一秒鐘可以繞地球赤道7圈半。可以說,光速其實就是一個數量級極其大的數字了,那為什麼還要用光年呢?

光年

我們是在地球的尺度上感受光速的,這確實是極其大了,但是如果我們把光速放在太陽系當中,比如:地球和太陽的距離是1.5億公里,簡單算一算就會發現,光從太陽跑到地球大概要8分20秒左右的時間。當然,我們要知道的是地球離太陽其實算近的了。

在對於太陽系的邊界的說法有很多很多,如果我們以太陽的引力範圍作為太陽系的邊界,那這個尺度,大概就是光從一頭跑到另一頭需要2年的時間。也就是兩光年。懂了沒?說白了,光年就是光跑1年所走過的距離,具體來說就是光速*60秒*60分*24小時*365天=299,792,458 m/s*60s*60m*24h*365d=9.454*10^15米

但實際上,光年也不太夠用,離我們最近的恆星系比鄰星距離我們就有4光年左右。

這還是離我們最近的,我們都知道太陽是在銀河系內的,而銀河的直徑就是10多萬光年,太陽距離銀河系中心都有2萬多光年的距離。

進一步來看,銀河系又在本星系群內,本星系群又在超室女座星團當中。

而室女座超星系團只是可觀測宇宙中的很小很小的一部分,也就是說原來尺度特別大的光年,到了整個可觀測宇宙的尺度其實就是特別特別大的小了,可觀測宇宙的直徑達到了930億光年的尺度。

秒差距

因此,某種程度上來說,光年在宇宙觀測中其實也是不太夠用的,為了方便觀測,科學家用到了一個新的距離單位“秒差距”,它是基於天文觀測中的三角視差法的基礎之上,話說地球公轉軌道半徑是一個天文單位,也就是剛才提到的1.5億公里(實際上,更準確的數值是149,597,871 km),以公轉軌道半徑為底邊,所對應的三角形內角,就被我們稱為視差。

其中,視差為1秒差距,對應的大約是3.261光年,正是有了三角視差法,使得我們能夠看得更遠,觀測更多的天文學現象。

因此,在大尺度上,光年都是有侷限性的,更多的是使用秒差距這樣的單位。

最後,我們來總結一下,光年具體指的是光在真空中傳播一年所走過的距離,它具體是9.454*10^15米,不過光年在大尺度上也是不夠用的,科學家基於三角視差法,提出了一套新的單位:秒差距。一秒差距對應3.261光年。


鍾銘聊科學


光年是個大尺度長度單位,通常只有在天文學上才會用到,顧名思義,光年就是光束跑上一年的距離,而光的速度是每秒接近30萬公里,具體為299792.458000012米,以這樣的速度奔跑了一年,可想而知這個距離有多遠。



那麼作為一個長度單位,一光年的距離是多遠呢?其實我們完全可以自己計算一下,只要知道一年的時間,把其細分成秒數,乘以光的秒速,就能得出一光年的距離了。

一般認為一年的時間是365天,我們以光速每秒行走29.98萬千米來算,可以得出如下的算式和數據:29.98×60×60×24×365=945449280萬千米,但是曆法和天文學上所用的紀年方式是迴歸年和恆星年,那麼我們以多出六個小時來計算,將多出64.8億公里,把這個數值再加上去,就是9.46萬億千米左右了,天文學上的光年距離,採用的大都是這個數值。







我們的地球就夠大了,地球的周長長達4萬公里,卻還不到一光年的2億分之一,一光年的距離可以並排放下7.4億個地球,地球到月球的距離約為38萬公里,一光年是這個距離的2489萬倍,太陽到地球的距離大約為1.49億公里,一光年是這個距離的6.35萬倍,以百米賽冠軍的速度奔跑一光年需要近3000萬年,時速350公里的高鐵奔跑一光年則需要800多萬年,以民航客機的速度飛過一光年也需要120萬年左右。



看了上面的比較,大概可以想象一光年有多長了吧,然而在宇宙中,一光年的距離又像是近在咫尺,距離我們太陽系最近的恆星比鄰星都在4.22光年之外;而距離我們銀河系最近的大型星系仙女座星系,距離我們大約在256萬光年之外;而宇宙的可觀測尺度長達930億光年,所以度量宇宙尺度的話,用光年來算又顯得略小了點呢,所以天文學家們也經常用秒差距來介紹天體的距離,一秒差距約等於3.26164光年。


人類的方向


天文學向來就是跟大數字打交道的學科,現代天文學家們每天接觸到最多的就是“天文單位”“光年”“秒差距”


光速是我們宇宙的極限速度,天文學經常用到的光年其實是光在真空中飛行一年所走過的距離,所以說光年其實是個距離單位而不是時間單位,最近的半人馬座比鄰星距離我們4.22光年,最近的仙女座星系距離我們254萬光年,可觀測宇宙直徑930億光年。

在地球上的我們日常生活中完全用不上光速這樣的天文學單位,因此很多人對一光年也什麼深刻的感知,所以我們會將一光年與日常生活中的距離單位聯繫起來:

真空光速的準確值為299792458 m/s,一般記為每秒三十萬公里,一年有31536000秒,兩者相乘可得一光年為94605億公里。

我國的私家車報廢年限是60萬公里,而這60萬公里只是兩光秒,月球距離我們38萬公里,光不到3秒就能跑一個來回,按照人類步行速度3km/h來看需要連續行走10萬小時(也就是11.4年)才能走完一光秒,而這只是一光年的31536000之一。

在我們看來無比遙遠的一光年在宇宙中其實只是一個基本單位,其地位近似於我們常用的米或者千米,太陽系的半徑就是一光年,而銀河系的直徑達到了20萬光年,哈勃望遠鏡最遠看到過134億光年外的星系。

光年在現代天文學中並不是最大的單位,在研究星系間的距離時使用千秒差距作為單位,一千秒差距相當於3261光年,在這之上還有更大的百萬秒差距,相當於326萬光年。


宇宙探索未解之迷


答:一光年是9.46萬億公里,相當於在地球和太陽之間,來回往返31533次,常用作為天文單位使用。


光在真空中傳播的速度是恆定的,也就是光速c=299792458米每秒,光年表示光在真空中傳播一年的距離,其中一年取365.25天,於是:

1光年=299792458*365.25*24*3600

=9.46073*10^15米;

≈9.46*10^12公里;

也就是9.46萬億公里,如果我們太陽系以奧爾特云為界的話,太陽系的半徑大約就是1光年,這是一個非常大的數值,我們來看幾個數據比較:

(1)一光年的長度,可以繞地球赤道2.365億圈;

(2)一光年的長度,可以繞地球公轉軌道1萬圈;

(3)以120km/h的速度開車,一光年需要行駛900萬年;

(4)洲際導彈速度可達25馬赫,一光年需要飛3.52萬年;

(5)人類發射過的最快宇宙飛船,是帕克太陽探測器在近日點達到了200公里每秒,以這速度飛完一光年需要1500年;

可以看到,一光年的距離相對於人類來說是非常遙遠的,也是人類目前航天器無法觸及的距離;但是在宇宙中,1光年又是微不足道的尺度,比如:

(1)距離太陽最近的恆星,是半人馬座比鄰星,距離4.2光年;

(2)北極星是最靠近北天極的亮星,距離地球434光年;

(3)海山二是地球上肉眼能看到最遠的恆星之一,距離地球7500光年;

(4)距離銀河系最近的大星系是仙女星系,距離地球254萬光年;

(5)漂亮的南風車星系,距離地球1500萬光年;

(6)哈勃望遠鏡拍攝到的玫瑰星系,距離地球3億光年;

(7)哈勃深空中的星系,距離地球130億光年以上;

(8)我們可觀測宇宙的實際直徑,高達930億光年。


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