光年到底是啥?

因为有“年”在里面,光年这个距离单位很容易被认为是时间单位。有网友甚至认为,光年是光走一年需要的时间。仔细想想,说光年是光走一年需要的时间好比是在说:我叫张三,张三的张,张三的三,没有传递出任何有用的信息。

实际上,光年是长度单位。表示的是光在真空中一年所走的距离,大概是9.46万亿千米。或许你对这个数字没有太大的感觉,但看完下面的描述,你应该会对它有更深刻的理解。

如果汽车的速度为120千米/时,我们大约需要900万年的时间才能行驶完1光年的距离。如果坐飞机的话,假设飞机的速度是1000千米/时,我们也需要100多万年的时间去走完这段路程!

为啥要用光年做长度单位?

光在真空中的速度是不变的,因此,光在真空中走一年的距离也是固定的,所以说光年并非一个约数,而是一个被定义的确切的值。作为一个长度单位,这一点很重要。

光年存在的时间是相当久的。1838年,德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔(物理上和工程上常用的贝塞尔函数就是以他的名字命名的)首先将“光年”一词用于天文学测量方面,后来其他天文学家发现这个单位用来衡量天体间的距离很方便,也就逐渐普及开了。

和光年类似的单位还有光分、光秒,相应的,代表光在1分钟或者1秒钟所走的距离。因此和光年一样,它们都是长度单位。

光年、光分和光秒,都是距离单位(图片来源:MathsIsFun)

如上图所示,从月球到地球的距离是1.28光秒,大概是38.4万千米。从太阳到地球的距离是8.2光分,大概有1.48亿千米。我们所在的银河系的直径大约是10万光年,10万光年是什么概念呢?目前速度最快的人造物的纪录是200千米/秒,这个纪录是由NASA制造的帕克太阳探测器实现的。按照这个速度,最快的人造物体需要大约1.5亿年的时间去横跨银河系。这可比人类不足一万年的文明史长多了。

银河系的直径大约是10万光年,图中Sun代表了太阳所在的位置。(图片来源:Caltech)

光年为何总被“误会”

光在真空中一秒钟传播的距离约为30万千米,相当于绕地球赤道4圈半的距离,因此我们平时在谈论距离时,几乎用不到光年这个单位。有些文学作品为了夸张,在形容距离很远的时候可能会用到光年这个词。

正因这个长度单位非常大,它通常只用于天文学。这就好比我们经常用马赫来衡量战斗机的速度,但是我们不会用马赫来形容机动车的速度,因为普通机动车的速度大约只有100千米/时,只有0.1马赫左右。再比如,质量单位——吨,我们通常不会用“吨”去形容一个人的体重,我们会说一个成年男性的体重约75kg,但是没人会说成年男性的体重是0.075吨。相信没人会拿高射炮打蚊子吧!

下次有人再问你光年有多久的时候,你就可以坚定地告诉他:光年可不能计时!它是光在真空中一年所走的距离,大概有9.46万亿千米呢!

结语

总之,为了不混淆这个单位,最关键的还是要理解这个单位的定义和用途,这样才能正确地运用这个单位。相信在未来,当人类真的可以实现星际航行的时候,光年作为距离单位在日常生活中会更加普及,那个时候它就不会那么容易被混淆了。

出品:科普中国

制作:星之队

监制:中国科普博览

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