光年是什么?
光年是距離單位,在天文學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛 。真空中的光速每秒約30萬公里(1秒鐘可以繞地球赤道7圈半) 。
1光年就是光在1年內(nèi)走過的距離,換算成我們平時(shí)比較熟知的單位約是9.46萬億公里 。

太陽系的半徑估計(jì)有1光年,至于銀河系的直徑更是高達(dá)16萬光年 。
太陽距銀河系中心大約2.6萬光年,位于銀河系內(nèi)環(huán) 。
宇宙之大 , 遠(yuǎn)超我們的想象,1光年在浩瀚的宇宙中就如同日常生活中的1米 。
之所以用光來丈量距離,是因?yàn)楣馑偈怯钪嬷凶羁斓乃俣?, 是一切物體運(yùn)動(dòng)速度的上限,并且光速在不同參考系下恒定不變,是一把非常精確好用的尺子 。

由于光在很短的時(shí)間內(nèi)就能傳播得非常遠(yuǎn),所以在太陽系內(nèi)用光年并不合適,比如地球和月球之間的平均距離大約為38萬公里(僅1.3光秒),太陽與地球的平均距離大約1.5億公里(僅8.3光分) 。
關(guān)于銀河系的直徑,有多個(gè)版本 , 但基本都在10萬到20萬光年之間,其中16萬光年是一個(gè)采用比較多的數(shù)據(jù) 。
那銀河系的直徑是如何測(cè)量的?
16萬光年的距離,光穿越銀河系中心橫渡銀河 , 需要約16萬年的時(shí)間 。
連光都要傳播這么久,那人類是如何測(cè)得銀河系直徑的?
銀河系由上千億顆恒星構(gòu)成,太陽系這個(gè)恒星系統(tǒng)位于銀河系之中 。
從側(cè)面來看,銀河系就像是一個(gè)中間凸起、邊緣扁平的飛碟 。
要想測(cè)得銀河系的直徑,只需要測(cè)量太陽與銀河系中心恒星的距離 , 以及太陽與銀河系邊緣地帶恒星的距離,就可得出銀河系的直徑 。
也就是說,測(cè)量銀河系直徑的問題 , 可以轉(zhuǎn)化為測(cè)量恒星距離的問題 。


對(duì)于太陽系內(nèi)距離地球比較近的天體,比如月球、金星等,可以通過計(jì)算電磁波(光也是電磁波)反射過程的往返時(shí)間差進(jìn)行測(cè)距,激光測(cè)距和雷達(dá)回波測(cè)距都是基于這種原理 。
對(duì)于16萬光年的距離,光都需要走16萬年,這么長(zhǎng)的時(shí)間我們肯定是等不起的,而且技術(shù)條件上也不允許 。
因此,測(cè)量太陽系外的天體距離時(shí),上面這種方法是完全不可行的 。

不過,這并不代表我們無法在短時(shí)間內(nèi)測(cè)量這一段距離 , 因?yàn)闇y(cè)量天體距離的方法實(shí)際上有很多種 。
其實(shí),在人類還未發(fā)現(xiàn)無線電波的時(shí)候,科學(xué)家就已經(jīng)能通過力學(xué)參數(shù)、地心/地平視差法、凌日法等估算日月距離、日地距離及太陽系內(nèi)其它行星的距離 。
現(xiàn)代天文學(xué)領(lǐng)域常用的對(duì)太陽系外恒星或者星系等發(fā)光天體測(cè)距的方法主要有三大類:
1,一類是基于視差,利用三角形原理進(jìn)行測(cè)距 , 代表方法:三角視差法 。
所謂視差,就是在一定距離上從兩個(gè)不同觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)同一個(gè)目標(biāo)所產(chǎn)生的方向差異,這會(huì)形成一個(gè)張角,這個(gè)角被叫作視差角,視差角所對(duì)應(yīng)的那條線段被稱之為基線 。
基線長(zhǎng)度是已知的,通常基線越長(zhǎng),對(duì)視差角的測(cè)量精度越高,通過這一方法測(cè)量的距離也就越精確,能夠測(cè)量得越遠(yuǎn) 。比如用地球公轉(zhuǎn)軌道直徑作基線,大約可以測(cè)量數(shù)百光年以內(nèi)的恒星距離 。


2,另一類是基于恒星的亮度和距離的關(guān)系測(cè)距,代表方法:造父變星法 。
恒星就像細(xì)胞一樣,是形成各種天體結(jié)構(gòu)的基本單元 , 它們雖然都能發(fā)光,但亮度各不相同,并且觀察距離的遠(yuǎn)近也會(huì)影響亮度 。
對(duì)于一顆明亮的恒星,它究竟是離我們距離較近,還是亮度較高 , 對(duì)此必須要加以區(qū)分 。
于是天文學(xué)家為恒星的實(shí)際亮度定義了絕對(duì)星等,對(duì)視亮度定義了視星等,絕對(duì)星等M、視星等m、距離D之間的關(guān)系為:M=m 5-5log D。
如果我們能夠知道遙遠(yuǎn)恒星的絕對(duì)星等,再加上觀測(cè)得到的視星等 , 就能得出恒星與我們的距離 。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn),有些恒星(比如造父變星、Ia型超新星)可以根據(jù)一些原理推測(cè)出它的絕對(duì)星等,把它們當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)燭光,用來丈量天體的距離 。


3,最后一類是基于哈勃定律,代表方法:哈勃紅移法 。
根據(jù)哈勃定律,由于宇宙在加速膨脹,遙遠(yuǎn)的星系都在遠(yuǎn)離我們 , 并且距離我們?cè)竭h(yuǎn),遠(yuǎn)離我們的速度就越快,我們觀測(cè)到的光譜紅移量也就越大 。
這種方法主要用于測(cè)量遙遠(yuǎn)星系的距離 , 畢竟在這么遠(yuǎn)的距離上,單顆恒星的光根本看不到 。


對(duì)于這三類方法 , 在測(cè)量銀河系直徑的路上,科學(xué)家能夠用到的就是第二類,這種方法的測(cè)距范圍比較廣 。
通過這類方法的綜合運(yùn)用,科學(xué)家才測(cè)得了銀河系的直徑 。
由于銀河系的邊緣究竟以哪里為界,科學(xué)界也沒有公論,所以銀河系的直徑有多個(gè)數(shù)值,現(xiàn)在還沒有蓋棺定論 。
地球夜空中99.9%的星星都是銀河系內(nèi)的恒星,而宇宙中大多數(shù)能夠被我們觀察到的天體都是恒星,就連星系也是由恒星構(gòu)成的 。
【銀河系直徑怎么測(cè)出來的 銀河系的直徑是多少光年】不管啥天體 , 實(shí)際上只要能夠被我們觀察到,基本上就能夠測(cè)出大致的距離 。當(dāng)我們得知距離后,還能夠據(jù)此估算星系的尺度 。至于測(cè)量精度 , 當(dāng)然是距離我們?cè)浇臏y(cè)量精度越高 。
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