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1光年是多少公裏?為什麽說1光年是一個令人類絕望的尺度?

2024-05-05科學

在我們地球上,「公裏」這個距離單位已經足夠用了,即使是圍繞著地球赤道跑一圈的距離,也就是大約4萬公裏,但在討論太陽系內的天體距離的時候,用公裏就很不方便了,所以我們通常會將「地球和太陽的平均距離」來作為更大的距離單位,這被稱為「天文單位」,根據定義,1天文單位的距離為149597870700公尺,大約就是1.5億公裏。

不過在描述宇宙中恒星之間的距離時,即使是天文單位也很不方便,所以我們就需要用一個更大的距離單位——光年。

我們常常聽到某些恒星距離我們幾百、幾千甚至上萬光年,這很容易讓我們覺得,1光年似乎並不遙遠,然而實際情況卻並非如此。對於我們人類來講,1光年其實代表著極為龐大的空間距離,僅僅是1光年,就是一個令人類絕望的尺度,為什麽這麽說呢?我們可以先來看看1光年是多少公裏。

根據定義,1光年就是以真空中的光速直線前進一年的距離,值得註意的是,這裏的「年」是指「儒略年」,這是天文學家們為了方便測量時間而使用的一種時間單位,1個「儒略年」為365.25天,1天為86400秒,共計31557600秒,已知真空中的光速是恒定的299792458公尺/秒,所以1光年的距離就是9460730472580800公尺,大約就是9.46萬億公裏。

這是什麽概念呢?這樣說吧,假如我們駕駛著一輛汽車以每小時200公裏的速度一直前進,那麽我們大概要花上540萬個「儒略年」的時間,才能跑完1光年的距離。

當然了,汽車並不是最快的人造物,相對而言,我們人類發射的那些航天器的速度,可要比汽車快得多了。那人類最快的航天器,飛完1光年要多久呢?

如果單論速度的話,那目前速度最快的航天器,應該就是NASA於2018年發射的「帕克太陽探測器」,根據NASA提供的數據,這個探測器的峰值速度達到了大約每秒200公裏,如此快的速度,遠遠地超過了人類發射的其他航天器。

簡單計算一下可知,如果以「帕克太陽探測器」的峰值速度飛行,那麽大約1499個「儒略年」就可以飛完1光年的距離。看上去,這樣時間長度也不是特別離譜,然而實際情況卻是,「帕克太陽探測器」之所以有如此快的速度,其實有很大一部份都是來自太陽的「幫助」,簡單來講就是,在它飛向太陽的過程中,太陽的重力會讓它的速度不斷提升。

顯而易見的是,透過這樣的方式獲得的速度,並不能用於宇宙空間中的長距離航行,所以我們需要看看其他的航天器。

迄今為止,有可能在宇宙空間中進行長距離航行的航天器有五個,分別是「先鋒10號」、「先鋒11號」、「旅行者1號」、「旅行者2號」以及「新地平線號」,如果不出現意外,它們在未來都有可能飛出太陽系,進入茫茫的宇宙空間。

在這些航天器之中,「先鋒10號」和「先鋒11號」的速度是最慢的,並且它們早已失聯,而發射起始速度最快的,則是「新地平線號」,達到了16.26公裏/秒,但由於太陽重力的減速作用,當「新地平線號」飛越冥王星的時候,其速度就降到了每秒13.78公裏,已經低於了「旅行者1號」和「旅行者2號」。

就目前的情況來看,「旅行者1號」的速度約為每秒17公裏,比「旅行者2號」更快,並且飛得也更遠,所以在這些有可能在宇宙空間中進行長距離航行的航天器之中,「旅行者1號」的速度是最快的,簡單計算一下可知,以它的速度,飛完1光年大概需要1.76萬個「儒略年」,而這個計算結果,還沒有考慮太陽重力未來對它的減速作用。

據此我們也可以清楚地看到,1光年完全稱得上是一個令人類絕望的尺度,而這也是人類在宇宙中的尷尬之處,要知道僅僅是太陽系,其半徑就有大約1光年(以奧爾特雲為界),而距離太陽系最近的恒星——比鄰星,更是遠在4.22光年之外。

所以人類如果想要在浩瀚的宇宙中遨遊,就需要開發更快的航天器,或者尋找更有效的航行方法,進而在相對較短的時間內跨越光年級別的宇宙空間,但問題是,人類真的能做到嗎?以目前的科技進展來看,就算人類在未來能夠做到,也需要很長很長的一段時間……