天文学的必需品

一光年有多远?

光年示意图:一个大的黄色贝壳在小贝壳的外面,箭头从中心指向每个小贝壳。
巨大的黄色贝壳描绘了一光年;较小的黄色贝壳描绘了一个光月。阅读更多关于这张图片维基共享

我们宇宙中的物体非常遥远。它们距离太远了,以至于千米或英里都不是衡量它们距离的有效方法。所以我们说空间物体是光年也就是光在一年内走的距离。光是宇宙中移动最快的物质。它以每秒18.6万英里(30万公里/秒)的速度行驶。因此一光年就是5.88万亿英里(9.46万亿公里)。

但恒星和星云——更不用说遥远的星系——远不止一光年。而且,如果我们试图用英里或公里来表示恒星的距离,我们很快就会得到难以置信的巨大数字。然而,英里和公里是我们大多数人用来理解地球上从一个地方到另一个地方的距离。在20世纪末,天文学家小罗伯特·伯纳姆——《伯纳姆的天体手册-发明了一种巧妙的方法,用英里和公里来描述光年的距离。

坚持阅读,用我们每天都知道和使用的距离单位来理解宇宙的浩瀚。

伯纳姆一开始就把光年和天文单位-地-日距离。

一个天文单位,即AU,相当于9300万英里(1.5亿公里)。

另一种看待它的方式是:天文单位的距离略大于8光分。

太阳、地球、月球的示意图,用直线标出1.5亿公里。
一束光从太阳到地球需要8分钟,走了9300万英里(1.5亿公里)。图片来自brew Ohare/维基共享

一光年,被画成一英里

罗伯特·伯纳姆发现,非常巧合的是,一光年的天文单位数和一英里的英寸数实际上是一样的。

作为一般参考,一光年有63,000个天文单位,一英里(1.6公里)有63,360英寸(160,000厘米)。

这个奇妙的巧合使我们能够把光年带到地球上。如果我们缩放天文单位——地球与太阳的距离——以一英寸为单位,那么在这种尺度上,光年代表一英里(1.6公里)。

除了太阳,离地球最近的恒星是半人马座阿尔法星在4.4光年之外。按1英寸的比例计算,这颗恒星与地球的距离为4.4英里(7公里)。

看到了吗?

中央有一颗红星的星场。
这张照片中心的红色恒星是比邻星,它是恒星中离我们最近的恒星。这颗恒星发出的一束光大约需要4年才能到达地球。图像通过马克斯普朗克地外物理研究所

熟悉的空间物体,概念化

将天文单位按一英寸(2.5厘米)缩放,以下是到各种明亮恒星、星团和星系的距离:

半人马座:4.4英里(6.4公里)

天狼星:8.6英里(14公里)

维加:25英里(40公里)

昴宿星团:444英里(715公里)

心宿二:555英里(893公里)

大力神球状星团(又名M13): 22200英里(3.57万公里)

银河系中心:26100英里(42000公里)

大仙女座星系(M31): 2540000英里(4100000公里)

草帽星系(M104): 2800万英里(4500万公里)

漩涡星系(M51): 31,000,000英里(5000万公里)

以此类推,回到大约130亿光年远的最远星系:130亿英里(210亿公里)

好吧,数字仍然很大!但希望它们能帮助你看到我们的宇宙是非常广阔的。

太阳附近的恒星示意图,太阳在中心,标记的恒星,规模和箭头指向银河中心。
在距离太阳12.5光年的范围内有33颗恒星。点击进入宇宙地图集找到一个可以让你不断放大的互动页面。图像通过Atlasoftheuniverse.com

宇宙中移动最快的东西

如上所述,光以惊人的每秒18.6万英里(30万公里/秒)的速度传播。这是非常快的。如果你能以光速旅行,你就能在一秒钟内绕地球赤道7.5圈!

换句话说,一光秒是光在一秒内传播的距离,或绕地球赤道距离的7.5倍。一光年是光在一年里走的距离。

那有多远?将一年中的秒数乘以光在一秒钟内传播的英里或公里数,就得到了:一光年。大约5.9万亿英里(9.5万亿公里)。

用箭头指向月亮、太阳、星星、星团和星系的地球图,描绘距离。
这个尺度从离家很近的地方开始,把我们带到仙女座星系,那是大多数人能用肉眼看到的最远的物体。图片来自Bob King/Skyandtelescope.com

总结:这是一种以英里和公里为单位来理解光年的方法。

请阅读另一篇回答同样问题的文章:什么是光年?

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发布
2021年7月6日
天文学的必需品

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