一光年等於多少公裡呢?是如何定義的?

2021-01-07 麥克斯韋妖妖靈

光年並不是一個時間的長度,而是距離的長度。那麼一光年到底有多長呢?光的速度是如何計算出來的呢?

光年

光年一般是用來衡量天體之前的距離的,比如我們會說太陽系與比鄰星的距離是4.22億光年,因為宇宙中的距離實在是太遙遠了,不能以地球的單位來衡量,所以需要發明一個更大的單位。顧名思義,光年的意思就是指光在宇宙中沿著直線能夠經過一年的距離。

一光年是9,460『7304』7258『0800米,也就是相當於9.46萬億公裡。所以一光年是等於時間與光速相乘所得到的,光速是299792458m/s,一年有31536000秒 ,二者相乘就算出了光一年行走的距離。

光速

我們知道,地球繞太陽公轉一圈就是一年,時間的單位我們有了。但是光的速度如此之快,人類是如何將光的速度測量出來的呢?

奧勒·羅默是丹麥的天文學家,他這一輩子最大的成就就是發現了光速。他在法國巴黎天文臺工作的時候發現了木星的四顆衛星,然後他嘗試著想計算木衛一的公轉周期。根據木衛一與木星的掩食程度就可以計算出來,但是他卻驚訝地發現每一次測量的結果都不一樣,中間存在著時間差。想破了腦袋之後,他發現之所以會有這樣的差別是因為光的運動是需要時間的。所以他測量出了光的速度,但是測量的誤差仍然是比較大的。

在羅默的基礎之上,後續的科學家採用了轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等多種方法來計算光速。

首位對光速進行比較精確測量的科學家是麥可孫,他採用旋轉光鏡法測量出了光的速度為299853±60 km/s,隨著科學實驗基礎和環境的改善,人們也在真空的條件下進行實驗,準確地測量出了光速為299792458m/s。

人類能實現星際穿越嗎?

很多科幻小說裡都有很多星際穿越的橋段,人類也不斷地在探索著星際旅行,人類有可能離開太陽系嗎?光年是用來衡量天體之間的距離的單位,但是如果用光年來秒速太陽系之間的距離卻遠遠是大材小用,地球到太陽的距離只有8.3光分,到火星的距離是12.7光分,即使從地球到我們已知的太陽系系統也沒有一光年。

而人類的探測器目前去到最遠的地方是哪裡呢?旅行者1號只是剛剛穿越了人類已知的太陽系的邊界而已。我們都知道,太空中的密度是非常之低的,所以旅行者一號在太空中旅行很多時候周圍都是空無一物的,它可能並不知道自己要駛向何方。

距太陽系最近的恆星系統是比鄰星,而比鄰星與地球的距離並不是幾光年,而是4.22億光年。以光這樣的速度都要花上4.22億年,才能從最近的恆星系統到達我們的太陽系。但是人類能活過4.22億年嗎?人類發現了很多似乎是宜居的超級地球,但是這些行星無疑都距離地球幾億光年,這個距離人類能達到嗎?什麼時候才能達到呢?

那時候,人類發明的星際探測器比光速還快,而且還要快很多。你可以想像嗎?是宇宙的距離太遠了?還是人類的壽命太短,是人類太渺小了呢?

小結:

光年從字面上來理解就是光行走一年的距離,一般是用來衡量宇宙天體之間的距離單位。光的速度是299792458m/s,經過計算,一光年相當於9.46萬億公裡。實際上,人們從發現光速,到準確測量光速也整整花費了200多年的時間。

光的運動速度如此之快,宇宙的密度如此稀疏,我們與其它天體之間的距離又是如此遙遠,人類真的有一天能實現星際穿越嗎?能實現比光更快的速度嗎?

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    本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文原標題:一光年大概有多少公裡?這又是一個簡單的計算題,只需要通過光速乘以對應的時間就能輕鬆的計算出來,就是所得的數值有點嚇人而已。大家都知道,光年是距離單位(說成長度單位也不為過),它表示光在一年中所行走的路。現已知光速約為300000公裡每秒,而一年則有24*60*60*365=31536000秒,用光每秒行走的距離乘以一年的3153.6萬秒,即300000公裡/秒*31536000秒=9460800000000公裡,讀作9.4608萬億公裡。
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  • 一光年相當多少公裡?如果人類步行一光年,需要多久能完成?
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