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科普:光在一年内究竟能走多远?
时间:2017-07-10 13:27   来源:火星一号   责任编辑:沫朵
  原标题:科普:光在一年内究竟能走多远?
 
  宇宙空间浩瀚,为了衡量天体的距离,天文学家常用光在一年中行进的距离(光年)作为一种天文单位。之所以使用光作为参考,是因为光在真空中的传播速度保持恒定,并且根据相对论,光速是宇宙速度的上限。
 
  那么,光在一年中能走多远?或者说一光年有多远?由于光速为每秒299,792,458米,则光在一年中的传播距离约为94605亿公里。
 
  光速
 
  几个世纪以来,测出光速是科学家的一个研究重点。在17世纪之前,人们普遍认为光可以从一个地方瞬间移动到另一个地方,即光速无限大。直到1676年,丹麦天文学家奥勒·罗默(Ole Romer)在木卫一的视运动观测中首次发现,光的速度其实是有限的。
 

 
  根据罗默的观测,同为丹麦天文学家的克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)计算出光速约为22万公里/秒。在两个世纪的时间里,光速的测量精度不断提高,其估计范围为29.9万至31.5万公里/秒。
 
  到了1865年,詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)提出光是电磁波。在他的电磁理论中,光速表示为c。然后在1905年,爱因斯坦提出狭义相对论,指出无论观察者的惯性参照系或者相对于光源的运动,光速都是恒定的。换言之,光速与任何速度叠加,最终结果还是等于光速。
 
  最终在1983年,综合各种因素考量,科学家把真空中的光速定义为299,792,458米/秒。此后,光速无需再进行测量。1米的长度也由光速确定,即光在真空中行进1/299,792,458秒的距离。因此,测量光速就变成了测量仪器的精度。
 

 
  光年
 
  如上所述,光在一年内能够行进9,460,730,472,580,800米。这个距离被称为“光年”,用于测量遥远天体的距离。
 
  1光年对于目前的人类而言已经就是天文数字了,我们可以做个简单计算。如果一辆汽车的时速为120公里,那这辆车需要大约900万年的时间才能行驶完1光年的距离。如果是音速飞机,则需要大约88万年的时间。即便是人类史上最快的航天器太阳神号(70.22公里/秒),仍需要大约4300年的时间。
 
  考虑到距离太阳系最近的恒星也在四光年之外,人类想要实现星际旅行还有很长的路要走,更不用说跨度达到930亿光年的可观测宇宙。

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