這看上去是似乎並不是一個複雜的問題,因為很多朋友甚至可以脫口而出一光年大概是94607億千米,但其實真正要確定一光年的距離並不容易,我們現在能直接計算是因為各種度量衡都已經確定了,曾經它面臨如下問題。
一、多長才算一米?多長才算一千米?
曾經一米的長度被定義為赤道到北極點、通過巴黎經線的千萬分之一為一米,為標準化,還製造了國際米原器,還得防止氧化變化而出現尺寸誤差。比較好玩的是因為因為錯誤計算了地球的扁率,導致第一個事先製造的米原器比定義的少了1/5毫米,但還是被當成了米的標準。
上圖是1889年國際計量局改良第一代米原器:X形鉑銥合金棒(90%的鉑和10%的銥,這可是很昂貴的說),並且規定在冰的熔點時測量的兩道刻度間為1米,這個米原器在1889年-1960年間都是米的標準。但隨著我們對測量精度要求的增加,這個精度明顯不滿足我們的要求。
因此國際計量大會在1960年改用氪86原子的2p10與5d5能級間躍遷輻射在真空中波長的165,0763.73倍被重新定義為一米,不過氪86不好取得,各國參考複製比較麻煩,最終以光在真空中的行進1/299792456秒的距離為1米。為什麼要定義那麼麻煩,因為即使在未來測量精度再高,也不會改變光速,國際計量局是不是很懂得厚黑學?
1千米就是1米的1000倍,似乎大家都知道了哈。
二、多久才算一年?
多久一年?不就是365天麼,日子過糊塗了吧,一年都搞不清楚了?但問題時為什麼有時一年是366天?到底是365天一年還是366天一年,日子多過一天少過一天糊塗下沒所謂,但在天文上可就玩大了,在天文計時中的年有多種定義方式,我們來了解一下:
恆星年:365.25636日
回歸年:365.242199174日
儒略年:265.25日
........
其實的定義遠不止這幾種,我們就上文幾個典型來做個簡單的介紹,讓大家對天文紀年中的年有一個概念
恆星年:參考一顆恆星,確定好時間與觀測角度,當地球公轉一周回到這個位置時,就是一個恆星年。
回歸年參考的是地球在黃道面上兩次經過春分點的時間,恆星年比回歸年要長 20分24秒,這個時間差在天文學界被稱為「歲差」。
儒略年並不是一個真實存在的「年」,它是被定義來作為年文或者其他學科上的標準年,時間被嚴格確定為365.26日,除了儒略年外還有儒略世紀和儒略千年,即是儒略年的100倍或者1000倍,我們在定義光年時的標準年時間就是儒略年。
除了這些以外還有焦點年、近點年以及食年等,就不做一一介紹了,有興趣的朋友可以去查查。
三、多遠是一光年?
有了光速,也有一年的準確定義,那麼我們就可以計算光年是多遠距離了!
L=光速×儒略年=299792458×365.25×24×60×60
L=9460730472580800米
如果各位信不過種花家計算的話,可以驗證一番哈。
四、一光年有多遠?
聽起來輕飄飄的一光年,但對於人類的速度來說,相當於螞蟻出發去環球旅行,但事實上連這個比例都達不到,簡單的說我們可能連螞蟻都不如。
走得最遠的旅行者1號,也不過20光時左右
當然它仍然在飛行,而且距離還在不斷增加,未來以它的速度未來將不會再回到地球。
旅行者也就剛剛除了日球層,即使到現在也不過150天文單位左右,而誕生太陽系的奧爾特雲的半徑則約一光年左右,旅行者要多久才能飛出去呢,大約17646.929年,以17千米/秒的速度。到比鄰星的距離大約是4.22光年。
到傳說中的多貢人故鄉天狼星大約是8.6光年
到史波克大副的故鄉瓦肯星大約是16光年
超新星爆發的安全距離至少要超過30光年
TESS系外行星搜索極限大約是300光年
時間上最近,距離上最近即將超新星爆發的是獵戶座參宿四,距離640光年
人類夜空中看到的絕大部分恆星在1000光年之內
超級地球克卜勒452b距離地球1400光年
最近的黑洞是麒麟座的V616,距離2800光年。
克卜勒系外行星搜索極限大約是3000光年
人類肉眼觀測恆星的極限是船底座海山二,距離大約7500光年
太陽系距離銀河系中心2.6萬光年
距離銀河系最近的是大麥哲倫矮行星系,16萬光年
距離銀河星最近的星系是仙女星系,254萬光年
本星系群直徑約1000萬光年
銀河系距離超星系團引力中心巨引源2.5億光年
人類目視觀測的天體極限距離是75億光年外的GRB 080319B(伽瑪射線暴)
哈勃觀測的極限是134億光年
對應的膨脹後的距離大概是300億光年
射電望遠鏡觀測極限是宇宙誕生38萬後光子脫耦形成的微波背景輻射
現在它已經膨脹到了451億光年以外
可觀測宇宙的直徑大約是930億光年,之外,我們啥都不知道。