一光年是光走一年的距离吗有多少公里? 探究光年的长度单位

引言:在科学还没有进入普及的时代,人们通常会把一个单位的概念给弄混淆了。那就是光年。人们一看到年这个字,就会联想到这是一个时间的单位。然而,顾名思义的是,光年指的其实是光在一年的时间里走过的路程,是一个长度单位。说起长度单位,大家心里面想到最多的就是米,千米或者英里等常见的长度单位。而我们平时所用到的时间单位,通常也是日,小时,分钟等,很少会用到年的概念。而在某个领域,这些单位都显得极为渺小。如果我们还是用米,千米等单位描述它们的距离,那么单位前面的数值通常是以亿起步了,这对于人类的计算和使用都十分地不方便。这个领域就是天文学。在宇宙中,恒星与恒星的距离通常都在几百亿千米以上。为了人们理解太空的浩瀚,于是,天文学家就发明了光年这一长度单位。从字面上看,光年其实就是光在一年的时间内沿直线走过的路程。因为光速大概是3亿米每秒,而一年的时间又相当于三千万秒左右。所以,一光年的路程换算成米的话就是九千万亿米左右。我们可以想象到,如果天文学家们不用光年这个单位,而是使用传统的单位,那么我们在书本上看到关于宇宙的文章,经常可以看到密密麻麻的数字了,无论是使用还是阅读,都非常地不方便。除此之外,在光年与我们平时常用的单位中间,还有一些为了天文学研究方便而发明的单位。比如天文单位,一个天文单位等于地球到太阳的距离。前段时间,世界马拉松名将法拉赫将他的马拉松成绩跑进了两小时的大门,创造了人类又一项新的奇迹。我们不妨脑洞大开一下,如果我们以人类的双腿为方式,通过一光年的路程,需要多长的时间呢?正常人肯定没有法拉赫一般的意志力以及体力,所以我们按照正常的水平,人类正常行走的速度为每秒两米左右。如果按照这一速度,人类走完十年的时间才完成一个天文单位的路程。而如果需要完成一光年的路程,那么则需要接近三年的时间。如果我们改为跑步,也只能缩短至七千年的时间。而且我们需要注意的是,我们是按照一天二十四个小时满打满算才得出这个结果。也就是说,人类需要不吃不喝不睡觉,一天二十四小时像机器一样跑个不停。这个条件对于人类来说,显然不太可能。那如果我们使用机器呢?我们暂且不考虑航天火箭,因为它们都属于天文学的范畴。目前在地面上,我们已知跑的最快的跑车是非西尔贝SSC Tuatara,它的最高时速是443千米每小时。搭载V8双涡轮增压发动机,7.0L的排量。即使是这么快的一辆跑车,我们也需要驾驶它两百多万年才能达到一光年的里程。如果我们把交通工具扩展到航天飞行器,目前地球上最快的飞机是X-43,以它最快的速度我们也需要十万年的时间。普通的火箭飞行速度为4.5千米每秒,那么一光年的时间就是三万年左右。如果我们乘坐世界上最快的载人航天火箭,也就是美国探测者2号,它一秒钟时间内将能前进七十千米,我们也需要四千年的时间。}
日常生活中的我们都离不开长度单位和距离单位,从毫米到厘米再到分米和米再到千米和公里,长度和距离成了人类丈量世界的尺度。但日常生活中用到的这些单位都太短了,并不足以让天文学家用来描述所看到的日月星辰和整个宇宙,于是乎就有了光年这个距离单位。光年常用来表示宇宙尺度上的距离,因为宇宙之大让人类之前最大的距离单位都显得黯然失色,科学家们用真空光速在一年内跑过的长度,来作为宇宙中距离的基本单位,这就是光年的由来。真空光速是299792458m/s,平常近似的说也就是每秒30万公里,光速就是宇宙空间内的极限速度,没有任何物质的运动速度可以超过光速,用光速来表示距离太阳系最近的恒星比邻星,就是比邻星距离太阳系4.22光年,用来表述银河系的直径就是18万光年,用来表述银河系和仙女座星系的距离就是254万光年。一般来说在太阳系内部是用不上光年这个距离单位的,因为太阳系还是太小了,人类表示太阳系空间范围内的距离时用的还是地球上用的千米,或者说用的是几个天文单位,天文单位是1.5亿千米,用来表示太阳和地球之间的距离,一般也用来表示太阳系内各天体的距离。地球和太阳的平均距离是1.5亿千米,光速是每秒30万千米,简单计算后会发现太阳光到地球需要8.3分钟,也就是说太阳和地球的距离是8.3光分,远远达不到光年的程度。其实在宇宙测量中科学家们还创造出了比光年更大的单位,比如秒差距,千秒差距,百万秒差距,1秒差距相当于3.26光年,1千秒差距相当于3260光年,1百万秒差距相当于326万光年。而宇宙目前的可观测直径是930亿光年,这意味着一束光从宇宙的一端传递到另一端,在我们看来需要足足930亿年的时间。这意味光年不仅是距离,某种意义上来能用来表述时间。比如上面我们提到的,地球和太阳之间1.5亿公里的距离是一个天文单位,也是8.3光分,这意味着如果太阳突然熄灭,那么地球上的我们不会突然发现白天变黑了,而是要等到8.3分钟后,以光速传播同样也会以光速消失的太阳光才会在地球上消失,我们才能后知后觉的意识到太阳熄灭了,并且还是在8.3分钟前熄灭的。同样基于光年,如果未来人类驾驶飞船前往了4.22光年外的比邻星,那么从比邻星发一条讯息到太阳系就需要4.22年的时间,太阳系也得耗费同样长的时间才能把信息再回复给比邻星,一来一回就是8.44年的超长延迟,双方基本上就是无法沟通的状态了。由以上两个例子不难看出,光年不仅是距离单位,还相当于宇宙中的天然屏障,它的存在让宇宙中任何一个文明的有效控制范围都不会太大,更不可能掌控整个银河系,因为漫长的距离会让所有通讯手段都变得无济于事,也就谈不上什么有效控制了。宇宙观察75.3万获赞 24.2万粉丝致力于科普天文和宇宙知识。匠心计划创作者,星问答计划创作者,优质科学领域创作者,活力创作者}

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