光年是一个大尺度的什么单位(光年在宇宙中是什么单位)
导语:请记住:光年既是宇宙大尺度距离单位,也与时间脱不了干系
有人一直闹不明白,光年到底是距离单位还是时间单位,在我发的一些科普文张评论区,就老有这样的质疑之声。现在我们一起来闹个明白。
这是一个有些微妙的问题,很有趣,许多人在这个问题上犯迷糊,在阅读科普文章,尤其是宇宙天文方面的文章时,就会犯迷糊。比如科普文章中说我们看到的距离我们10光年远的星球,是10年前的样子,100亿光年远的天体,是100亿年前的样子,有人就糊涂了,这个光年到底是时间概念还是距离概念呢?
其实光年既是距离单位,又与时间概念脱不了干系,具有双重的意义。这是因为光速是在我们宇宙运行速度最快,又最恒定不变的存在。上世纪70年代,科学界运用激光干涉法精准的测量了光速,1983年在国际度量衡大会上,修改了米的定义,把米的长度定义为“光在真空中于1/299792458秒内行进的距离”。
这样光速就成为国际度量衡的最牛逼的标尺。在宇宙大尺度空间,用我们地球上甚至太阳系中所用的米、公里、天文单位(1天文单位约1.5亿公里)等尺度来确定距离,就显得太渺小了,数字就太冗长了,难以清晰快捷的表达出太空中天体之间的距离关系,于是就有了光年这个大尺度标杆。
光速每秒钟准确值为299792458米,约30万公里,一光年就是光在一个儒略年(365.25天)行进的距离,准确值为9460730472580.8公里,约9.46万亿公里。有了光年这个标尺,测量天体距离时就简洁多了。10光年就是94.6万亿公里,100亿光年就是946亿亿亿公里,但只要用10和100亿来表述就行了。
这就是光年在宇宙中大尺度距离单位的意义。那为什么光年又与时间概念脱离不了关系呢?这是因为我们人类眼睛看到包括天体在内的所有物质,都是通过光或者光的反射而获得的,没有光(包括不可见光),人类眼睛或者探测仪器(射电望远镜)就看不到任何东西。
眼睛只是被动的接受光线,光线传到了我们的视网膜,我们才能够看见东西。而光传递到我们眼中的速度就是光速,当这些光传到我们眼中时,我们才能够看到这些物质的存在。因此人眼看到的东西永远都是“过去时”,就是不是“现在”的“即时”影像,而是已经过去了的影像。只不过我们平时看到的物体距离我们太近,所以感觉不到这种时间的延滞现象。比如我们看1米远的物体,那个影像永远都是1/299792458秒前的影像,约三亿分之一秒前的样子。那么1公里远的物体,我们看到的影像永远是三十万分之一秒前的样子,10公里的物体就是三万分之一秒前得样子。
所以我们看到的所有人,都是之前的样子。由于光速与人眼这种奇异交互特性,就有了许多的科幻想象出现,比如超光速可以回到过去,预知和改变未来等等。但可惜的是根据爱因斯坦相对论,这个世界不会存在超光速的物体。
日常生活观察极短时间延滞似乎没有多大意义,因为人眼分辨时间误差只能达到0.2秒的速度,所以在我们一般日常生活视野中,时间的延滞基本都可以忽略不计。但对于太空天体就不一样了,这些天体动辄以光年计,即使在太阳系里也以光分或时计,我们看到的影像就有较大的时间差了。
比如我们看到的太阳是8分多钟前的样子,如果太阳出现变化,天文台要8分多钟后才能够看到;我们晚上看到的木星是约40多分钟前的样子等。
距离我们1光年,这个传递到我们眼睛中的影像永远是1年前的样子,它现在真实的样子如何,就要1年后才能看到;以此类推,10光年距离我们看到的就是10年前的样子,1亿光年或者100亿光年的天体,就是1亿年前或者100亿年前的样子,要知道它们现在的真实样子,就得等与距离光年相同的时间才能传到我们视网膜。
电波和引力波的速度与光速相同,所以我们发射的无线电波,或者某个天体碰撞爆炸事件发出的引力波,都要与距离相同的光年时间才能够传递到。这就是光的奇妙特性,所以时空通讯过去常说,光的性质和光速是现代物理学基础的基础,如果光或者光速理论是错误的,整个物理学甚至科学大厦都要倾倒,科学理论就必须重建。
现在明白了吧?光速(光年)既是一个大尺度距离标杆,又与时间概念紧密相连。
就是这样,欢迎点评。
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