【原】在天文學(xué)中，光年到底是時(shí)間單位還是長度單位，1光年如何定量？

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

展開全文

首先你需要了解光年是個(gè)長度單位而不是什么所謂的時(shí)間單位，1光年也就是光一年內(nèi)傳播的距離，光的速度在真空中每秒大約30萬千米，1年約等于3000萬秒，由此可以算出1光年約等于9萬億千米。

也許用數(shù)字講，你根本無法理解這樣的距離。我們來舉個(gè)例子，太陽與地球的平均距離約為1.5億千米。這是什么概念呢？如果您現(xiàn)在乘坐最快的民航飛機(jī)（普通飛機(jī)），日夜兼程都需要花費(fèi)約20多年的時(shí)間才可以達(dá)到太陽。如果您選擇現(xiàn)在走路去太陽，那么在1000多年后，你才可以抵達(dá)太陽?？上攵?光年有多遠(yuǎn)，太遙遠(yuǎn)了。就拿1億千米來計(jì)算的話，飛機(jī)都需要花費(fèi)180萬年?。?/span>

地圖顯示的是位于太陽12.5光年內(nèi)的恒星，圖: Richard Powel

簡單了解下光年

光年是用于表示天文距離的長度單位，長度約為9.46萬億千米或5.88萬億英里。根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）的定義，光年是光在真空中1個(gè)儒略年（365.25天）傳播的距離。因?yàn)樗恕澳辍边@個(gè)詞，所以術(shù)語“光年”有時(shí)被誤解為是一種時(shí)間單位。

光年最常用于表示與恒星的距離和在銀河系尺度上的其他距離，特別是在非專業(yè)和科普出版物中最為常見。專業(yè)天體測量中最常用的單位是parsec（符號：pc，大約3.26光年; 一個(gè)天文單位與圓弧1秒夾角的距離）。

關(guān)于光年的定義

根據(jù)IAU的定義，光年是儒略年（365.25天而不是格里歷年中的365.2425天）和光速（299792458米/秒）的乘積。這兩個(gè)值都包含在自1984年以來使用的IAU（1976年）天文常數(shù)系統(tǒng)中。由此，可以導(dǎo)出以下轉(zhuǎn)換。IAU認(rèn)可的光年縮寫是ly，不過其他標(biāo)準(zhǔn)如ISO 80000使用的是“l(fā).y.”并且和本地化符號是常見的，例如法語中的“al”（來自année-lumière）和西班牙語（來自a?o luz），以及德語中的“Lj”（來自Licht jahr）等等。

1光年= 9460730472580800米（精確值）

1光年9.461拍米

1光年9.461萬億千米

1光年587862525萬億英里

1光年63241.077個(gè)天文單位

1光年0.306601秒差距

在1984年之前，回歸年（不是儒略年）和測量的（未定義的）光速被包括在1968年至1983年的IAU（1964）天文常數(shù)系統(tǒng)中。西蒙·紐康（Simon Newcomb）的J1900.0平回歸年份為31556925.9747星歷秒，光速為299792.5公里/秒，結(jié)果的光年數(shù)值為9.460530×10的15次方米（四舍五入到光速的七位有效數(shù)）。幾個(gè)現(xiàn)代的資料數(shù)據(jù)可能來自于一個(gè)古老的資料數(shù)據(jù)，如克拉本沃爾特艾倫（Clabon Walter Allen）在1973年的天體物理量參考資料，于2000年更新，包括上面引用的IAU（1976年）值（截?cái)酁?10位有效數(shù)字）。

其他高精度值不是來自相干IAU系統(tǒng)。在一些現(xiàn)代資料中發(fā)現(xiàn)的值為9.460536207×10的15次方米，是平儒略年（365.2425天或31556952秒）和其所定義的光速（299792458米/秒）的乘積。另一個(gè)值為9.460528405×10的15次方米，是J1900.0平回歸年和定義光速的乘積。

用于光年和光年的倍數(shù)的縮寫是：

“l(fā)y”表示為1光年

“kly”表示為1千光年（1000光年）

“Mly”表示為1百萬光年（1000000光年）

“Gly”表示為10億光年（1000000000光年）

關(guān)于光年的歷史

1838年弗里德里希·貝塞爾（Friedrich Bessel）首次成功測量到太陽以外的恒星的距離，幾年后就出現(xiàn)了光年這個(gè)單位。這顆恒星是天鵝座61，他使用了由約瑟夫·馮·夫瑯（Joseph von Fraunhofer）設(shè)計(jì)的6.2英寸（160毫米）的量日儀。當(dāng)時(shí)表示空間距離的最大單位是天文單位，等于地球軌道半徑(1.50×10的8次方千米或9.30×10的7次方英里)。在這些方面，基于天鵝座61的0.314弧秒的視差的三角法計(jì)算表明，到恒星的距離為660000個(gè)天文單位（9.9×10的13 次方千米或6.1×10的13 次方英里）。

貝塞爾補(bǔ)充說，光線需要10.3年才能穿過這個(gè)距離。他認(rèn)識到他的讀者會欣賞到光的大致傳輸時(shí)間的心理畫面，但他不把光年作為一個(gè)單位。他可能不太喜歡用光年來表示距離，因?yàn)檫@樣會因?yàn)槌艘怨馑俚牟淮_定性參數(shù)而降低視差數(shù)據(jù)的精度。光速在1838年尚未確切知曉; 其故值在1849年（阿曼德·斐索）和1862年（萊昂·傅科）發(fā)生了變化。它還沒有被認(rèn)為是自然界中的一種基本常數(shù)，光通過以太或太空的傳播仍然是神秘的。

不過，在1851年，奧托·烏爾（Otto Ule）在德國流行的天文文章中出現(xiàn)了光年單位這一天文術(shù)語。烏爾通過將其與徒步旅行時(shí)間（Wegstunde）進(jìn)行比較來解釋以“年”結(jié)尾的距離單位名稱的悖論。當(dāng)代德國流行天文書也注意到光年是一個(gè)奇怪的名字。1868年，一本英文期刊將光年標(biāo)記為德國人使用的單位。愛丁頓稱光年是一個(gè)不方便且無關(guān)緊要的單位，它有時(shí)會從大眾使用中滲透到技術(shù)調(diào)查中去。

雖然現(xiàn)代天文學(xué)家通常更喜歡使用秒差距(1秒=3.26光年)，但光年也被廣泛用于測量星際和星系際空間的廣闊空間。