茫茫宇宙,是我们人类一直都在探索的地方,里面充满了无数的未知,当然也就充满了无数的乐趣。以前,我们以为天上的星星是人死后灵魂变成的,望远镜发现后,我们发现其中有几颗是太阳的行星,绝大部分是其他和太阳系一样的小恒星系,更有甚者,有的小亮点本身就是一个巨大的星系(如仙女座星系M31),与银河系一个等级。为了研究这些星系,我们首要解决的问题是知道它们与我们的距离。由此,我们就发明了不少的距离单位,比如:光年,天文单位,秒差距,千秒差距……
咦,距离单位不是米、千米这些单位吗?光年不是时间单位吗?相信还是有不少人这样理解的。
正所谓“光年不是年”,顾名思义,光年是指光一年在宇宙中传播的距离。可以把光比作一辆汽车,它以3×10^8m/s的速度行驶,一年的距离是多少?这个其实我们上一篇文章是写过的:9.46×10^15m,这个距离有时候很尴尬,在太阳系考虑的话,太大;在出了太阳系或是银河系考虑的话,有时又有点偏小。因此,其他的几个单位就应运而生了。
相关连接:或许,除了我们银河系外,其他星系都已毁灭
比光年小的单位我们来看天文单位——AU。所谓天文单位,就是为了方便我们研究太阳系而发明的,通过计算,我们知道太阳和地球之间的距离大概是1.5亿千米,天文学家就把这个距离叫做一个天文单位,即1AU=1.5亿千米。比如:例如金星和太阳的平均距离为0.72AU,火星到太阳距离为1.52AU。这样就避免了用千米时数字太大,用光年时数字又太小的尴尬。
我们知道距离我们最近的恒星系统是比邻星(三体星系),它的距离是4.22光年,假如以现有最快的飞行器旅行者1号的速度飞过去的话,大概还有7400多年(还不包括减速阶段);假如以光速的十分之一飞过去的话,最快也要42年,如果考虑加速和减速阶段的话,最少也要100年左右。这还是最近的,如果我们要去银河系的另一端的话,差不多有10万光年,这个数字就稍微大了点(人类总是不喜欢1后面0太多这种情况,哪怕有科学计数法)。所以,天文学家又发明了一个单位——秒差距(pc)。
比光年大的单位什么叫秒差距?乍一看,挺高端,再细看的话,你会发现很简单。我们来一起看看:
秒差距是一种最古老的,同时也是最标准的测量恒星距离的方法。它是建立在三角视差的基础上的。从地球公转轨道的平均半径(一个天文单位,AU)为底边所对应的三角形内角称为视差。当这个角的大小为1秒时,这个三角形(由于1秒的角的所对应的两条边的长度差异完全可以忽略,因此,这个三角形可以想象成锐角三角形,也可以想象成等腰三角形)的一条边的长度(地球到这个恒星的距离)就称为1秒差距。
简单说就是当我们地球处于不同位置的时候,相对来说恒星的位置也会有轻微的改变,这个变化我们就称为视差。更具体的就是会形成一个三角形,这个三角形的内角就称为视差。那么当这个角的大小为1秒时,我们根据三角函数就有sin1”≈1”,再通过计算就有1pc=1AU/1”=1AU/[2π/(360*3600)]=(360*3600/2π)*AU≈206265AU,再换算成光年的话,大概就是1pc=3.26光年。
如果视差是0.1”时;是十秒差距,32.6光年;0.01”时,是百秒差距,326光年;0.001”时,就是千秒差距,3260光年,以此类推。角度越大说明距离越近,角度越小说明距离越远。用秒差距来表示的话,比邻星的距离就是1.29pc,距离银河系最近的星系仙女座星系M31距离地球的估计距离是251 ± 13万光年,换成秒差距就是770 ± 40千秒差距(kpc),看到了吧,秒差距可以把很大的数字变成我们喜欢的小数字。
不同的距离运用不同的单位
好了,敲黑板,总结一下宇宙中的常用距离单位,一般用三个单位:天文单位(AU),光年,秒差距(pc)。它们的大小关系是天文单位<光年<秒差距,1AU=1.5亿千米,1pc=3.26光年。
所以今后假如再听到有人说光年是时间的话,那就去跟他科普吧!