光年

光年（英语：light-year）是长度单位之一，指光在真空中一年时间内传播的距离，大约为9.46兆公里（9.46×1012公里或5.88×1012英里）。

光年
单位制天文单位
物理量名称距离
符号ly 
单位换算
1 ly相当于
   米制(SI)单位   9.4607×1015 米
   英制和美制单位   5.8786×1012 mi
   天文单位   6.3241×104 AU
   0.3066 pc

光年一般用于天文学中，是用来量长度很长的距离，如太阳系跟另一恒星的距离。天文学中另三个常用的单位是秒差距、天文单位与光秒，一秒差距等于3.26光年，一天文单位=（1Au)为149,597,870,700米(149,597,870.7公里，约149.598京米)，一光秒是光一秒所走的距离为299,792,458米(299,792.458公里)。

例如，世界上最快的飞机可以达到每小时1万1260公里的时速（2004年11月16日，美国航空暨太空总署（NASA）的飞机最高速度纪录是1万1260公里/小时）[1]，依照这样的速度，飞越一光年的距离需要用9万5800年。而常见的客机大约是885公里/小时[2]，这样飞行1光年则需要122万年。目前人造的最快物体是2016年7月5日抵达木星极轨道的朱诺号（2011年8月5日发射升空），最高速度为73.61公里/秒（即约26万5000公里/小时），这样的速度飞越1光年的距离约需要4073年的时间。

公式

光年的定义其实就是光波于真空中传递一年所历经的距离，以光速为基础（299792458 m/s），乘以一儒略年之秒数（365.25×86400=31557600），得出结果9460730472580800 米。

比较

  • 光由太阳到达地球需时约八分钟，即地球跟太阳的距离为八“光分”，这个距离也称为一个天文单位。
  • 一光年等于63240天文单位。
  • 已知距离太阳系最近的恒星为半人马座比邻星，它相距4.22光年。
  • 我们所处的星系可用于测量类星体的距离或宇宙大尺度构造如沿着长城的长度。

历史

1676年以前，人们普遍相信光的传播是不需要时间的。1676年，丹麦科学家O.C.罗默首先作出了光的传播需要时间的设想。1671年，罗默开始观测木星的卫星（木卫一）。他发现木星掩卫的时间（由木卫一躲到木星背对地球的一面开始到它再次出现在地球上可观测到的区域之间的时间间隔）并不是一个定值。当木星离地球较远时，掩卫过程所用的时间更长。1675年，法国的天文学家乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼开始设想这种现象产生的原因可能是光的传播需要时间。然而，他在不久后就放弃了这个想法。

当时担任卡西尼的科学助手的罗默则没有放弃。他坚持假设光的速度是有限的，并计算出以光的速度，要穿越相当于地球公转轨道直径的距离需要22分钟的时间。以今天的数据来看，他的结果等价于说光的速度每小时是214,000公里（罗默当年对地球公转轨道的直径计算有误）。

但是直到18世纪上半叶，主流科学界才逐渐接受了光速有限的想法。1728年，英国天文学家詹姆斯·布拉德雷给出了另一种测量光速的方法，得出光的速度大约是每秒301,000公里。1838年，德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔首先使用“光年”一词，作为天文学测量上的单位。他测量出天鹅座61（现在也称为“贝塞尔星”）与地球之间的距离是10.3光年。

参见

  • 光秒
  • 狭义相对论
  • 广义相对论
  • 天体物理学

参考来源

参考书目

  1. ^ “美国航空暨太空总署”新闻发布(05-156) 2005-06-20: X-43A 打破 9.6 马赫（英文） （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  2. ^ Joby Josekutty 2002: 商用飞机的速度（英文） （页面存档备份，存于互联网档案馆）