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1光年究竟多遠?開車要900萬年!

宇宙空間浩瀚,為了衡量天體的距離,天文學家常用光在一年中行進的距離(光年)作為一種天文單位。之所以使用光作為參考,是因為光在真空中的傳播速度保持恆定,並且根據相對論,光速是宇宙速度的上限。

那麼,光在一年中能走多遠?或者說一光年有多遠?由於光速為每秒299,792,458米,則光在一年中的傳播距離約為94605億公里。

光速

幾個世紀以來,測出光速是科學家的一個研究重點。在17世紀之前,人們普遍認為光可以從一個地方瞬間移動到另一個地方,即光速無限大。直到1676年,丹麥天文學家奧勒·羅默(Ole Romer)在木衛一的視運動觀測中首次發現,光的速度其實是有限的。

根據羅默的觀測,同為丹麥天文學家的克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)計算出光速約為22萬公里/秒。在兩個世紀的時間裡,光速的測量精度不斷提高,其估計範圍為29.9萬至31.5萬公里/秒。

到了1865年,詹姆斯·麥克斯韋(James Clerk Maxwell)提出光是電磁波。在他的電磁理論中,光速表示為c。然後在1905年,愛因斯坦提出狹義相對論,指出無論觀察者的慣性參照系或者相對於光源的運動,光速都是恆定的。換言之,光速與任何速度疊加,最終結果還是等於光速。

最終在1983年,綜合各種因素考量,科學家把真空中的光速定義為299,792,458米/秒。此後,光速無需再進行測量。1米的長度也由光速確定,即光在真空中行進1/299,792,458秒的距離。因此,測量光速就變成了測量儀器的精度。

宇宙深處的星系

光年

如上所述,光在一年內能夠行進9,460,730,472,580,800米。這個距離被稱為「光年」,用於測量遙遠天體的距離。

1光年對於目前的人類而言已經就是天文數字了,我們可以做個簡單計算。如果一輛汽車的時速為120公里,那這輛車需要大約900萬年的時間才能行駛完1光年的距離。如果是音速飛機,則需要大約88萬年的時間。即便是人類史上最快的航天器太陽神號(70.22公里/秒),仍需要大約4300年的時間。

考慮到距離太陽系最近的恆星也在四光年之外,人類想要實現星際旅行還有很長的路要走,更不用說跨度達到930億光年的可觀測宇宙。

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