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1光年是多少公里?为什么说1光年是一个令人类想象不到的尺度

2024-07-04科学

在地球上,使用「公里」作为距离单位已经非常足够,哪怕是环绕地球赤道一圈的长度也仅约4万公里。然而,当我们讨论太阳系内的距离时,「公里」就显得不太方便。因此,通常会采用「地球与太阳之间的平均距离」作为一个更大的单位,即所谓的「天文单位」,其定义为149597870700米,约等于1.5亿公里。

但在描述宇宙中恒星间的距离时,即便是天文单位也显得不够用。因此,我们需要使用一个更大的距离单位——光年。

提到某些恒星距离我们几百、几千或上万光年,看似不远,但实际上,对人类而言,光年是一个极其庞大的距离。让我们来看看光年究竟有多远。光年定义为光在真空中以光速行进一年的距离。这里使用的是「儒略年」概念,它包含365.25天,总秒数为31557600秒,而光速为每秒299792458米。因此,一光年的距离是9460730472580800米,约为9.46万亿公里。

试想如果驾驶一辆每小时行驶200公里的汽车,我们需要约540万个「儒略年」才能走完这段距离。

而人造物体中,我们的航天器速度更快。截至2018年,速度最快的「帕克太阳探测器」峰值速度达到每秒200公里,以这个速度行进,大约1499个「儒略年」可以完成一光年的距离。但帕克探测器的这种速度很大部分得益于太阳的引力加速。

在宇宙空间中可能进行长距离航行的航天器包括「先驱者10号」、「先驱者11号」、「旅行者1号」、「旅行者2号」和「新地平线号」,它们都有可能在未来离开太阳系,进入广阔的宇宙。

在这些航天器中,「新地平线号」的发射速度最快,达到16.26公里/秒,但当越过冥王星时速度已降至每秒13.78公里,已低于「旅行者1号」和「旅行者2号」。目前,「旅行者1号」的速度约为每秒17公里,是这些航天器中最快的,以此速度计算,需要约1.76万个「儒略年」来完成一光年的距离。

从这一点可以看出,光年的长度对于人类来说是一个巨大的挑战。考虑到太阳系的半径约为1光年(以奥尔特云为边界),而最近的恒星比邻星距离我们4.22光年,人类想要在宇宙中旅行,就必须开发更快的航天技术或找到更有效的航行方法。然而,是否能够实现这一点,以目前科技水平,还需要极长时间的发展。