光年

定義

根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會（International Astronomical Union，縮寫IAU）的定義，光年是光速（299,792,458米/秒）與一儒略年（365.25日=31,557,600秒）的乘積，英文縮寫為“l(fā)y”，也曾縮寫為“l(fā).y.”。這些常數(shù)收錄于1984年啟用的IAU（1976）天文常數(shù)系統(tǒng)中。2在1983年之前（具體為1968～1983年），曾短暫使用過包含太陽年（地球繞太陽一周的平均時間，約365.242189日）和測量光速（而非現(xiàn)在的定義光速）的IAU（1964）天文常數(shù)系統(tǒng)。3

單位換算

1光年=9,460,730,472,580,800米≈63241.077天文單位≈0.306601秒差距

天文單位和秒差距是天文學(xué)中常用的距離單位，天文單位定義為太陽到地球的平均距離，秒差距定義為一個弧長為1天文單位，弧度為1角秒的圓弧所對應(yīng)的圓半徑。

歷史

“光年”這一稱呼發(fā)明自德國天文學(xué)家弗里德里?！へ惾麪枺‵riedrich Bessel），他在1838年首次測量了除太陽以外的恒星的距離，當(dāng)時空間距離的最大單位是天文單位（AU），即地球繞日軌道半徑（約1.5億公里）。他用約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫（Joseph von Fraunhofer）設(shè)計的160毫米量日儀觀測了天鵝座61（61 Cygni）恒星，并用三角視差法，根據(jù)天鵝座61的0.314角秒視差計算出與該恒星的距離為660,000天文單位（9.9×1013公里）。貝塞爾計算得到，光需要走10.3年才能穿越這個距離。4他當(dāng)時意識到相比龐大的數(shù)字，讀者們可能更喜歡想象光穿越了多長時間，但他沒有將光年作為一個單位來使用。他可能反對用光年作為標(biāo)準(zhǔn)的距離單位，因為與光速這一不確定的參數(shù)相乘將會降低視差數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

在貝塞爾的年代，人們對光速的理解并不完善，法國科學(xué)家斐索（Fizeau）和傅科（Foucault）分別在1849年和1862年測量的光速也不相同。當(dāng)時，光速尚未被認(rèn)為是自然界的基本常數(shù)，光在以太或空間中的傳播過程還很神秘。現(xiàn)在，由于“米”這一單位是根據(jù)光速和秒來定義的，光速成為了一個常數(shù)（299,792,458米/秒）。在1851年德國科普作家奧托烏勒的一篇天文科普文章中使用了“光年” 5，烏勒（Otto Ule）通過將其與徒步時（徒步一小時走過的距離，德語Wegstunde）進(jìn)行比較，解釋了以“年”結(jié)尾的距離單位名稱的奇怪之處。英國天文學(xué)家愛丁頓（Eddington）聲稱光年是一個不方便和無關(guān)緊要的單位，但有時會從科普用途沿用到科學(xué)技術(shù)用途上。6雖然現(xiàn)代天文學(xué)家通常更喜歡用秒差距，但光年也被普遍用于測量星際和星系間空間的尺度。

用法

一般用光年表示的距離包括某一區(qū)域內(nèi)恒星之間的距離，例如同屬于一個旋臂或球狀星團(tuán)的恒星間距離。星系本身的直徑從幾千到幾十萬光年不等，與鄰近的星系和星系團(tuán)則相隔數(shù)百萬光年。類星體和斯隆長城等天體結(jié)構(gòu)到地球的距離長達(dá)數(shù)十億光年。

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相關(guān)單位

恒星系統(tǒng)內(nèi)天體之間的距離往往只有一光年的一小部分，通常以天文單位表示。然而，通過將時間單位乘以光速，也可以產(chǎn)生較小的長度單位。例如，在天文學(xué)、相對論物理中常用的光秒等于299792458米或1/31557600光年。流行科學(xué)出版物中有時會使用光分、光時和光日等單位。光月大約是光年的十二分之一，偶爾也用于近似測量。美國紐約的海登天文館（Hayden Planetarium）將光月更準(zhǔn)確地定義為30天的光行時間。7因為光在一納秒內(nèi)大約傳播一英尺，“光尺”一詞有時被用作非正式的時間度量單位。

對于更遙遠(yuǎn)的天體，天文學(xué)家有時也用紅移z來表示距離，它表示光子在宇宙中穿行時由于宇宙膨脹而使光子波長增大的倍數(shù)。