光年
光年,不是用來形容時間的,而是用來形容距離的!
我們經常可以在新聞或者是科幻電影中看到「某某恆星距離地球多少多少光年」這樣的形容,那麼一光年究竟是什麼概念,到底有多遠呢?
日常生活中,我們最常用的單位是「米」,這是因為人類的身高就在1米~2米之間,所以我們周圍的建築物和各種設施都會按照這個比例來設計的,但是當我們要形容兩個城市或者地區之間的距離時,用米就不太合適了,通常會用「公里」來計算和形容距離。
再把距離放大一些,在太陽系中,形容不同天體之間的距離時,如果還用公里就會讓數據變得很大,比如說地球距離月球38萬公里左右,和火星之間的最近距離在5500萬公里左右,距離更遠的行星數據只會更大,這個時候創造更大的距離單位會更方便。
在計算太陽系內天體之間的距離時,我們一般會使用「天文單位」來進行計算,通常用英文「AU」表示天文單位,1個天文單位的距離是149,597,870千米,這個數值也是地球和太陽之間的平均距離。
在最開始天文單位是根據地球和太陽之間的距離來判斷的,太陽和地球之間的距離是在不斷變化的,隨著太陽的燃燒,太陽總質量會不斷下降,引力降低後地球就會距離太陽越來越遠,並且時空是相對的,在不同的行星上觀察到的天文單位會存在一定誤差,所以在2012年國際天文學大會把天文單位嚴格定義為「149597870700米」,至此天文單位不會再發生任何變化,就算太陽和地球之間的距離變了,天文單位的數值仍然是固定的。
用天文單位來計算太陽系內天體之間的距離還有一個很方便的地方,那就是給了我們很大的想像空間,比如說木星距離太陽大約5.2個天文單位,很容易就能想像到木星和太陽之間的距離是地球和太陽之間距離的五倍左右,很方便就能在大腦中想像出一個太陽系天體之間的三維圖,這就是距離單位合適的好處。
「天文單位」在形容太陽系內天體之間的距離時很方便,但是在計算不同恆星之間的距離時就又有些不夠用了,距離太陽最近的恆星是「比鄰星」,比鄰星距離地球大約265000個天文單位,比鄰星還只是距離人類最近的恆星,在比鄰星之外有數不清的恆星,判斷這些恆星之間的距離時,天文單位有些不夠用了。
形容宇宙中恆星之間的距離,或者是星系的大小時,就需要用到「光年」了,我們知道光速是宇宙中最快的速度,而光年就是光移動一年的距離,一光年是「9460730472580800米」,大約是63241個天文單位,太陽和比鄰星之間的距離大約是4.2光年,這樣計算要比天文單位更方便。
如果計算上奧爾特雲的話,那麼我們的太陽系就是一個直徑2光年左右半徑1光年左右的球體,太陽發出一束光,大約需要1年左右才能離開奧爾特雲。
普遍觀點認為銀河系的直徑在10萬光年左右,有觀點認為銀河系的範圍可能有20萬光年,光線想要從銀河系的一端到另一端也需要最少十萬年,目前人類製造的最快飛行器速度大約是每秒70.22千米,以這個速度離開太陽系大約需要4000年……
如果一個人步行一步的距離是1米,每秒走一步,那麼他需要不停不休將近3億年才能走完一光年,對於現在的人類來說,一光年是一個難以想像的超遠距離,但是在宇宙中,1光年其實很短,目前人類的天文探索範圍在100億光年左右,可供我們觀察的宇宙範圍有整整900億光年,這個範圍被稱為「可觀測宇宙」。
宇宙遠比900億光年要大,但是因為宇宙空間本身在不斷地膨脹,同時宇宙的年齡是138.2億年,在某一刻宇宙膨脹的速度超過光速後,距離我們比較遠的恆星發出的光會因為宇宙膨脹永遠無法抵達地球,這個距離內的可觀測空間就是「可觀測宇宙」,範圍大約是900億光年。
人類現在的目標就是探索太陽系內的行星,下一步才是離開太陽系探索其他恆星系,光年還足夠我們使用,或許當人類的科技足夠發達探索的宇宙足夠廣闊後,還會創造更大的天文單位來使用。