Cnbeta 2024年12月15日
天文学和天体物理学101:什么是光年?
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光年是天文学中用于衡量宇宙距离的单位,它代表光在一年中传播的距离,约为9.46万亿公里。由于光速是宇宙中最快的速度,光年成为衡量天文距离的有效标准。文章阐述了光速的惊人速度,以及光年在衡量太阳系内、星系间和系外行星距离时的应用。从太阳到木星的距离,到临近恒星的距离,再到遥远星系的尺度,光年帮助我们理解宇宙的浩瀚和天体的遥远。同时,文章也介绍了系外行星的发现和探索,揭示了宇宙中可能存在着无数行星,甚至可能存在着适宜生命存在的星球。

🚀光年定义:光年是光在一年内传播的距离,约为9.46万亿公里,是衡量宇宙距离的重要单位。

🔭宇宙尺度:光年被用于衡量太阳系内、星系间以及系外行星的距离,揭示了宇宙的浩瀚和天体的遥远,例如,到达太阳系边缘需要1.87光年,到达比邻星半人马座需要4.25光年。

🌌系外行星探索:文章介绍了系外行星的发现,例如,围绕比邻星运行的行星距离地球4光年,以及TRAPPIST-1系统中的七颗行星,展示了宇宙中可能存在着无数行星,其中一些可能位于宜居带,存在液态水的潜力。

🕸️宇宙结构:银河系是可观测宇宙中大约2万亿个星系中的一个,这些星系组合成星系团,星系团组合成超星系团,形成巨大的宇宙网络结构。

什么是光年?光年是指光在一年中移动的距离。 光的移动速度快得惊人--每秒约 186000 英里(300000 公里),每年覆盖 5.88 万亿英里(9.46 万亿公里)。为了测量浩瀚的太空,天文学家们启用了光时 - 光在特定时间内移动的距离。 由于宇宙中没有任何东西的运动速度比光更快,因此它是天文距离的有效标准。

光以每秒 186000 英里的非凡速度传播,一年可传播 5.88 万亿英里。 光年这一计量单位有助于描述太空的浩瀚。

例如,在一分钟内,光的传播距离为 11160000 英里。 太阳光到达木星大约需要 43.2 分钟,木星距离太阳大约 4.84 亿英里。 一小时内,光的传播距离为 6.71 亿英里。 尽管光的速度惊人,但宇宙的浩瀚规模让如此巨大的距离看起来也几乎深不可测。

当我们在银河星系中巡航时,我们的距离参考已经跳跃到了光年。 图片来源:NASA/JPL-Caltech太阳系中的光速旅行

地球距离太阳大约 8 光分。 到达太阳系的边缘,也就是遥远的奥尔特云所在的位置,以光速飞行大约需要 1.87 年。 前往距离我们最近的邻近恒星比邻星半人马座,以光速飞行则需要 4.25 年。

考虑到宇宙的浩瀚无边,提到巨大的数字很容易,但要真正理解天体有多么广袤、遥远和众多就难得多了。

举例来说,为了更好地了解系外行星(其他恒星周围的行星)的真实距离,我们不妨从我们发现它们的地方--银河系开始。

我们的银河系是一个具有引力束缚的恒星集合体,在太空中呈螺旋状旋转。 根据目前获得的最深图像,它是可观测宇宙中大约 2 万亿个星系中的一个。 这些星系群组合成星系团,星系团组合成超星系团;超星系团排列成巨大的片状,横跨整个宇宙,其间夹杂着黑暗的空洞,使整个星系呈现出一种蜘蛛网的结构。 我们的银河系可能包含 1 000 到 4 000 亿颗恒星,直径约为 10 万光年。 这听起来很庞大,的确如此,至少在我们开始把它与其他星系进行比较之前是这样。 例如,我们的邻近仙女座星系宽约 22 万光年。 另一个星系 IC 1101 的宽度也达到了 400 万光年。

根据美国宇航局开普勒太空望远镜的观测,我们可以肯定地预测,你在天空中看到的每一颗恒星都可能至少有一颗行星。 实际上,我们谈论的很可能是多行星系统,而不仅仅是单个行星。 在我们这个拥有数千亿颗恒星的银河系中,行星的数量可能达到数万亿颗。 经证实的系外行星探测结果(由开普勒望远镜和其他太空及地面望远镜探测到)现在已经超过了4000颗--而这仅仅是在银河系的一小片区域内探测到的。 其中许多都是小型岩石世界,它们的表面可能有液态水。

已知最近的系外行星是一颗小行星,可能是岩石行星,围绕着半人马座比邻星--地球的下一颗恒星--运行。 距离地球4光年多一点,即24万亿英里。 如果有航空公司提供飞往那里的喷气式航班则需要 500 万年。 人们对这个世界的了解并不多;它的轨道很近,恒星的周期性闪烁降低了它宜居的几率。

TRAPPIST-1系统有七颗行星,大小都与地球差不多,围绕着大约40光年外的一颗红矮星运行。 它们很可能是岩石行星,其中四颗位于"宜居带"--轨道距离允许表面有潜在的液态水。 计算机建模显示,其中一些很有可能是有水或冰的世界。 在接下来的几年里,我们可能会知道它们是否有大气层或海洋,甚至是否有宜居的迹象。

开普勒-443 b 是我们已知的银河系中最遥远的系外行星之一。 或者以 60 英里/小时的速度飞行 280 亿年。

编译自/ScitechDaily

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