1光年到底遠到什麼程度?走1光年需要多久?

2020-12-15 火星科普

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

曾幾何時,地球被認為處於整個宇宙的中心,天上的所有星辰都在圍繞地球旋轉。經過漫長的時間之後,日心說又成為主流,認為太陽在宇宙的中心。

然而,隨著天文望遠鏡的發展,天文學家逐漸意識到,除了幾顆看起來在運動的行星之外,其他相對位置不動的星星都是恆星,就像太陽一樣自身可以發光。從此,人類對於宇宙的認識一下子拓展到太陽系之外,宇宙之大遠遠超出了人們的想像。

由於宇宙實在大得難以想像,如果用日常生活中所用的長度單位來描述宇宙距離,將會顯得非常不方便,例如,織女星距離地球2.37×10^14公裡,即237萬億公裡。

為了更好描述宇宙的距離,天文學家創造出了一個非常大的長度單位——光年。如果用光年來表示,織女星的距離為25光年,這樣的表示方式顯得非常簡潔。

那麼,光年究竟是如何定義的呢?1光年到底遠到什麼程度?行走1光年需要多長時間呢?

雖然光年中有一個「年」,但這並不是時間單位,而是表示距離。具體而言,1光年為真空中的光子在1年的時間裡所前進的距離,也就是光速乘以一年。之所以選擇光速來定義距離,是因為它有著特殊的性質。

根據愛因斯坦的狹義相對論,光速在真空中是恆定不變的物理學常數,不管觀測者相對於光源的運動狀態是怎樣的,他們都會測出完全一致的光速。由於人類對於光速的測量始終有誤差,再考慮到光速的不變性,科學家把光速定義為確定值——299792458米/秒。

光速是確定的,而且又非常快,再將它乘以一年的時間,就可以得到1光年的長度,這是一個非常遠的距離,9.46×10^12公裡,即9.46萬億公裡。

如果要讓步行速度大約只有1米/秒的人類走完1光年,所要耗費的時間將達到3億年。假如地球和織女星有一條路,那麼,地球上的人類走到織女星將要耗費75億年的時間,這要比目前的地球年齡還要更長30億年。

人類有5艘無人太空飛船能夠擺脫太陽引力的束縛,衝出太陽系,飛向星際空間,其中飛得最快最遠的是於1977年離開地球的旅行者1號。目前,旅行者1號的飛行速度為16.9公裡/秒,以這個速度飛到織女星,仍然也要44.3萬年的時間。事實上,以這個速度飛行,就連飛出半徑為1光年的太陽系也要長達1.8萬年的時間。

由此可見,宇宙大到難以想像的程度。如果沒有亞光速級別的星際飛船,人類想要離開太陽系都不可能做到。然而,就算有亞光速飛船,也無法走遍整個銀河系。

太陽與其他數以千億計的恆星構成了龐大的銀河系,恆星盤的直徑估計有18萬光年。即便用光年來表示銀河系的大小,仍然顯得非常不夠用。對於這麼大的銀河系,以光速從一端穿越到另一端,將需要耗費18萬年的時間。

而在銀河系之外,還有無比浩瀚的星系際空間,星系與星系之間相距動輒數十萬光年,難以計數的星系組成了我們的宇宙。天文學家推測,我們所能觀測到的宇宙直徑估計可達930億光年,而無法觀測到的宇宙直徑更是高達23萬億光年以上。

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  • 1光年究竟有多遠?人類步行多久才能走完1光年?這些你想過嗎
    你知道1光年有多長嗎?1光年又相當於多少千米呢?如果一個人在不藉助任何代步工具的情況下,要走完1光年的行程,需要花費多長時間呢?看到這個問題,相信每個人都有自己不同的看法。有的人會認為,1光年其實並不遠,連續走幾十年就能走完;有的人認為一光年很遙遠,即使窮盡一生也無法走完。
  • 一個人走一光年要多久?答案完全超出想像!
    一個人如果步行一光年距離要多久?根據計算,人的平均步行速度為1.1米/秒,也就是4公裡/小時。因此,大概需要10.3年才能走完一個天文單位,而步行1光年所需的時間為2.4萬億小時,大約2.7億年。如果改用跑步,跑完1光年所需的時間大約為7000萬年。
  • 一光年等於多少公裡呢?光年又是如何定義的?
    以光年來衡量的話我們常見的天體都是多少光年的呢?一、光年這個單位的距離是怎麼來的?其實要計算並不難,即光速乘以一年的時間,真空中的光速是恆定的,即:c=299792458m/s,但一年是多久,我們毫不猶豫的脫口而出,365天!但為什麼還有366天的時候呢?
  • 光年是一種長度單位,那麼1光年有多遠?又是怎樣計算出來的?
    首先你需要了解光年是個長度單位而不是什麼所謂的時間單位,1光年也就是光一年內傳播的距離,光的速度在真空中每秒大約30萬千米,1年約等於3000萬秒,由此可以算出1光年約等於9萬億千米。也許用數字講,你根本無法理解這樣的距離。我們來舉個例子,太陽與地球的平均距離約為1.5億千米。這是什麼概念呢?
  • 一百光年是多少千米?需要幾年才能到達?有離開太陽系了嗎?
    光年是一個距離單位,它與時間唯一的關係就是來衡量光走多久!比如一光年就是光走一年的距離,而一百光年顧名思義就是光走一百年的距離!這個距離是多遠,我們做個簡單計算即可!一、一百光年是多遠?首先我們要確定下,光年中的年是什麼意思,因為在天文學上年的定義有恆星年,回歸年,儒略年......
  • 一根1光年的電線通電,停電時1光年外會馬上停電?
    但我們現在討論的可是一光年的大尺度啊!就像牛頓運動定律,在低速宏觀現象的解釋中可說是萬無一失,但一旦進入光速量級的運動,就要考慮狹義相對論了,事實上牛頓運動定律是相對論在低速下的近似。這也是我們有無線電技術的存在,在你手機內部的一個電路產生電磁震蕩,通過電磁波可以傳播到很遠的地方。有了以上麥老師方程給我們的結論,各位童鞋就應該能夠分析題主的問題了。
  • 1光年的距離有多遠?一張紙對摺103次就能超過可觀測宇宙嗎!
    為了方便大家理解這個930億光年是個什麼概念,小編這裡再次解釋下一光年有多遠。一光年是指光線在真空中一年行走的距離。那麼一光年就是: 1光年=365*24*60*60*300,000=9,460,800,000,000千米 一光年相當於九萬四千六百零八億千米,而地球到月球之間的距離只有380000千米,光不到3秒就能走一個來回;火星的近地點有5500萬公裡,人類現在飛過去要8個月,光飛過去只需要三分鐘多一點;
  • 一百光年等於多少千裡?需要幾年才能到?離開太陽系了嗎?
    一百光年等於多少千裡?光年是個距離單位,一光年就是光走一年的距離,光每秒鐘大約走30萬公裡,一光年的距離大約9.46萬億公裡,一百光年就是946萬億公裡,合1.892萬億千裡。需要幾年才能到?這個要看速度了,還要看是相對於誰的時間。如果是光的速度,那在地球人看來,100光年的距離就需要100年的時間才能到。對於光自身來說,則沒有時間。
  • 《初遇在光年之外》主演掀「光年體」熱潮
    在陳若軒的新劇《初遇在光年之外》中,他飾演的陸宇辰外冷內熱,內心戲豐富,冷不丁一句話把朋友懟到啞口無言,因此被觀眾們取了「陸懟懟」的愛稱。而現實裡陳若軒「狠起來連自己都懟」,把自己在該劇中肉乎乎的形象做成表情包,和帥氣的自拍進行對比,還感慨差了「一光年的距離」,簡直自黑技能滿點。
  • 多條「出賣地球」的信息正以光速前進,最遠的已抵達46光年之外
    其實我們不必為此擔心,首先是這兩個探測器的速度很慢,就算是飛得最遠的旅行者1號,也需要大約2萬年才可以飛出太陽系的奧特星雲;然後就是在未來的幾十萬年時間裡,它們都不會進入任何恆星系,而外星人想要在茫茫的宇宙深空中發現這兩個小小的探測器,其可能性可以忽略不計。
  • 一光年有多遠?可以繞地球2億圈!
    >≈9.46*10^12公裡;也就是9.46萬億公裡,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
  • 一光年等於多少公裡呢?是如何定義的?
    在我們人類的日常生活中,經常用到的距離單位是釐米和米,遠的距離就是用公裡,但是,在望不到邊的宇宙裡再用這些單位就繁瑣了,這時候描述天體與天體之間的距離,就會用到光年。
  • 恆星大小是否有限制,頂級能到多大,可以直徑超過一光年嗎?
    常有人覺得我們太陽太小了,老問:宇宙中有沒有直徑超過1光年的恆星?我可以肯定乾脆回答,沒有。為什麼呢?我們一起來討論。恆星穩定的前提是內外壓差的平衡。這種平衡能夠維持多久,決定了這顆恆星的壽命有多久。如果這種平衡被打破,這顆恆星就會變得極不穩定,無法維持恆星的穩定狀態,很快就會解體。研究證明,恆星壽命長短完全取決於質量,質量越大,壽命越短;反之壽命越長。恆星有一個質量最小下限,這是因為天體沒有達到一定質量,核心部分的壓力和溫度達不到點燃核聚變的條件,就不會成為恆星。
  • 一光年有多遠?光速前往冥王星要5.5小時,探測器飛越太陽要2萬年
    對現階段的人類文明而言,一光年意味著什麼?我們最快的常見交通工具是飛機,一般民航飛機的時速為900公裡,但是光速卻是30萬千米/秒。也就是說,光線飛行一秒的距離,一架民航飛機大約需要連續飛行14天。地球與月球之間的距離約為38萬千米,光1.3秒就能從地球飛到月球;地球距離太陽約為1.496億千米,一束光照耀到地球上需要8分鐘20秒,這意味著我們看到的太陽永遠是8分20秒之前的太陽,就算是太陽毀滅了,我們也要8分20秒之後才能看到。
  • 太陽系外是什麼?科學家發現,一個半徑1光年的雲團在保護人類!
    太陽系外是什麼?科學家發現,一個半徑1光年的雲團在保護人類!當人類第1次進入宇宙後,我們才看到了宇宙真實的模樣。可以說地球能夠孕育出生命還是非常幸運的,所有的行星無時無刻的都在進行運動,或許某一刻就發生了撞擊,導致行星的墜毀。進入近代社會以後,我們的科學技術有了突飛猛進的發展,我們所面臨的問題也就越來越多,雖然我們生活在太陽系中,但是至今還沒有走出太陽系,那麼在太陽系外面到底存在著什麼樣的光景呢?
  • 5億光年外傳來的重複信號到底是什麼?難道真的是外星文明?
    當然,科學的道路並不會一帆風順,也不會一簇而就,需要我們一步一個腳印去不斷努力實現。數百年前,人類走進了科技之路,開啟了工業革命,僅僅用了200多年的時間,人類就在科技的幫助下,走出了地球開始初步探索宇宙。宇宙的浩瀚和神秘深深吸引著科學家,吸引著無數的人們為之努力奮鬥。
  • 科學家給出銀河系有36個地外文明的結論,平均距離有1.7萬光年!
    這個結論只是在銀河系中推算出類似地球環境的行星,諾丁漢大學的研究者解釋主要是根據「生命如何進化出智慧文明」相關的假設得出的結果,在這個設定中行星上能產生智慧文明的時間不低於50億年,同時到達高等智慧文明的狀態至少持續100年,根據地球上生命的進化時間來看,從最低等生命到成為智慧文明是需要45億年才能實現的,可以說智慧文明的數量在宇宙中確實不會太多
  • 一根電線長1光年 突然停電另一端會怎樣?
    這個規律在我們日常生活中用起來的確屢試不爽,但我們現在討論的可是一光年的大尺度啊!這也是我們有無線電技術的存在,在你手機內部的一個電路產生電磁震蕩,通過電磁波可以傳播到很遠的地方。當電磁波的波長λ和電路的尺寸l可比擬甚至更小時(我們壓根不用想就知道這玩意肯定是不能和1光年長度相比的),電源中電流或電荷的分布發生的變化就不能及時地影響到整個電路,即使在同一根導線上同一時刻也會有不同電流,「電壓」概念也不再適用了。電流產生的真正原因不是什麼電壓,而是電源輻射出來的電磁波!電壓只是準恆條件下集總電路才存在概念。
  • 康奈爾大學科學家:截獲51光年星球無線電波,外星人離地球不遠?
    宇宙中,到底有沒有外星人?到目前為止,科學家已經對1萬光年以內的行星進行了掃描,都沒有發現外星人的痕跡,於是有不少科學家認為,在人類的探測範圍之內,不可能存在外星人,至少不會存在高等級文明。儘管尋找外星人的希望非常渺茫,但仍有不少人執著於尋找外星人的計劃。
  • 如果飛船用光速飛行,100光年需要花費多長時間?長見識了
    如果飛船用光速飛行,100光年需要花費多長時間?長見識了所謂的光年,指的不是時間單位,而是距離單位,它也是人類目前最大的距離單位,如果飛船用光速飛行的話,100光年的距離需要多長時間呢?今天算是真的長知識了。