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1光年是多少公里? 为什么说1光年是一个令人绝望的尺度?

2024-08-25 04:52    点击次数:117


  

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速度是探索世界最快的途径,从古至今,人类一直都在研究和探索世界的奥秘,不过古时候由于人类的科技不够发达,所以古人一辈子都很难走出方圆百里的范围,在原始社会的时候,人类主要依靠步行来相互走访联系,活动范围非常小,大约在6000多年前,多瑙河流域的人类发明了“拖撬”,可看作是最早有装载功能的交通工具。它是通过用藤蔓连接折断的粗树枝,并在上面放置猎物,然后用双手抓住长树枝拖着走。约公元8000年前:人类学会了用船作为交通工具,最初可能只是将几根树木捆绑在一起,后来逐渐学会制造小型船只。约公元3500年前:人类开始使用双轮车,并利用驯化动物如骆驼、马或牛等作为动力。约公元1500年前:水上交通工具取得进步,人类发明了帆船,利用风作为动力,但仍需要人力配合。

约公元600年前:出现了可载多人的四轮马车,1783年,法国蒙特哥菲尔兄弟发明热气球,创造了人类首次升空的历史。现在人类已经能够利用自行车、摩托车、汽车、轮船、飞机、火车、火箭等各种交通工具,人类依靠火箭的速度飞出了地球,这对人类来说是一个飞跃性的突破。不过对于大部分人来说,在我们地球上,公里这个距离单位已经足够用了,即使是围绕地球赤道跑一圈的距离也就是大约4万公里,相信很多人都知道,公里这个词是一个长度单位,国际单位制中千米的俗称,在度量衡的发展过程中,为了能够统一和便于交流,国际上确定了一系列标准的度量单位,千米作为长度单位被广泛接受和使用,而在日常交流中,为了方便表述,逐渐出现了公里这个俗称。

在地球上,公里这个词已经足够用了,但是一旦飞出地球,公里这个词就不够用了,在讨论太阳系内的天体距离时候,所以我们通常将地球和太阳的平均距离来作为更大的距离单位,科学家将其称为是天文单位,根据定义,1天文单位的距离是149597970700米,大约是就是1.5亿公里,不过在描述宇宙中恒星之间的距离时,即使是天文单位也不是很方面,所以我们就需要用到光年。可能很多人经常会听到某些恒星距离我们几百光年、几千光年、几万光年,这很容易让我们觉得,1光年似乎是一个很近的距离,但是实际情况真的和我们所想的一样吗?其实对于人类来说,一光年其实代表着极为庞大的空间距离,仅仅是一光年,就是一个令人非常绝望的距离。

根据科学家的研究得出,水星距离太阳大约是5790万千米,或0.723天文单位,金星距离太阳大约是1.08亿千米,或0.723天文单位,地球距离太阳大约是1.496亿千米,即1个天文单位,火星距离太阳大约是2.28亿千米,或1.524天文单位,木星距离太阳大约是7.79亿千米,或5.203天文单位,土星距离太阳大约是14.3亿千米,或9.582天文单位,天王星距离太阳大约是28.8亿千米,或19.18天文单位,海王星距离太阳大约是45亿千米,或30个天文单位,而光年能够更加简单的体现出天体之间的距离,根据定义,一光年就是以真空中光速直线前进一年的距离,不过这里需要注意的是,这里的年指的是儒略年,这是天文学家为了方便测量时间而使用的一个时间单位。

一个儒略年大约是365.25天,一天大约是86400秒,一共是31557600秒,已知真空中的光速是恒星的299792458米每秒,所以一光年的距离就是9460730472580800米,简单来说就是9.46万亿公里,对于人类来说,这是一个非常遥远的距离,以目前人类制造的最快飞行器为例,想要飞一光年所需要的时间是非常漫长的,远远超出了人类目前的技术和寿命所能够承受的范围,例如,帕克太阳探测器的最高速度达到了每秒 200 公里,以这样的速度,大约需要飞行近 4000 年才能飞完 1 光年的距离。而旅行者 1 号探测器目前与地球的距离大约为 220 亿公里,其飞行速度约为每秒 17 公里,以这种速度,飞完 1 光年大约需要 1.76 万年的时间(不考虑太阳引力的减速作用)。

对于人类来说,人类飞到月球都需要做好充足的准备,月球是距离地球最近的天体,它是地球的一颗卫星,也是人类探索最多的星球,在人类登月之前,需要做很多的准备比如说:航天员选拔与训练:选拔具备优秀身体素质、心理素质和专业知识的航天员。训练内容包括基础理论知识,如航天医学、地质学等;操作技能训练,如航天器驾驶、太空行走等;以及针对月球环境的特殊训练,如适应月球重力(约为地球的六分之一)、应对极端温度变化(日夜温差极大,白天可达摄氏100度以上,夜晚可低至零下150度)等。航天器研发:研制可靠的登月航天器,包括月面着陆器、上升器和载人飞船等。航天器需具备强大的推力、精确的导航和控制系统,以及生命保障、防辐射等功能。

我国载人登月的初步方案是采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至地月转移轨道,飞船和着陆器在环月轨道交会对接,航天员从飞船进入月面着陆器。航天服设计:开发能有效防护辐射、保持适宜温度、具备良好机动性的航天服,以保护航天员在月球表面活动时的安全。现在的航天服相比之前有了很多改进,工作时间更长。能源供应:保障航天器和月球表面设备有充足的能源供应,可能包括太阳能电池板、燃料电池等。一个距离地球最近的月球,我们都需要提前做很多的准备,更别说飞往遥远的星球了,对于人类来说,一光年完全就是一个令人绝望的尺度,这也是人类在宇宙中的尴尬之处,要知道仅仅是太阳系,其半径就有一光年左右(以奥尔特云为界)。

而距离我们地球最近的比邻星,距离我们有4.2光年,比邻星是一颗非常小而且很暗的低质量红矮星,视星等为11.13,无法用肉眼看到,其光谱分类为M5.5V,质量只有太阳的百分之12.21,半径大约是太阳的七分之一,直径大约是214646千米,比木星的平均直径高出了百分之55左右,但是它的质量却高达木星的128倍,表面温度为2980k,比邻星在主序星阶段,年龄大约是48.5亿年,相对其4万亿年的生命长度处于非常早的时期,比邻星以一个周期约为511000年,离心力为0.5的轨道和南门二AB双星相互绕行,二者最近时距离约4100au,最远时12300au,它们位于半人马座方向,南门A星和B星的亮度足以用肉眼观测,从地球南半球的位置观测它最佳,南门二的A星和B星在相互旋转、最近距离仅为23个天文单位。

比邻星C星围绕A星B星做公转运动、根据观测它们之间的距离达到了0.2光年,因此A星和B星是一个双星系统,C星就好像闯入的小三一样围绕它们的共同运转。在2017年夏天,人类成功发现了绕着比邻星公转的第一颗行星、取名比邻星b。后来又发现了第二颗行星,取名比邻星c。而随着长时间的研究发现,比邻星b最可能宜居,因为它处于宜居带内、距离比邻星726万公里。有一些科学家认为,比邻星b上面可能存在生命,不过现在科学家也只是猜测,因为人类的望远镜无法看到比邻星b上面的详细情况,只能够看到比邻星的大概位置,想要飞到比邻星对于人类来说是一件不可能的事情,根据科学家的计算得出,地球和比邻星的距离大约是39万亿公里左右。

目前人类飞行最远的探测器是旅行者1号,其速度大约是每秒17千米,如果按照这个速度前往比邻星需要73000多年的时间,人类发射的最快探测器是帕克太阳探测器,在近日点最高速度能够达到每秒192千米,以这个速度前往比邻星需要6600多年,而人类的寿命只有短短的几十年,所以对于人类来说,我们根本无法飞到比邻星上面,比邻星对于宇宙来说,就像是一粒尘埃,我们的地球属于太阳系中,太阳系属于银河系当中,根据科学家的研究得出,在银河系当中大约存在1000亿到4000亿颗恒星,400亿到1000亿颗行星,银河系的范围大约是20万光年,在如此广阔的银河系中,地球显得非常渺小,不过银河系也只是宇宙中的一个尘埃。在银河系的外面还有本星系群。

本星系群是一个典型的疏散星系团,其成员星系大约是50个,本星系群中的全部星系覆盖一块直径大约是1000万光年,本星系群的绝大部分质量集中在银河系和仙女座星系,其总质量大约是6.5万亿个太阳质量,本星系群有两个次群:由银河系和大小麦哲伦云组成的银河系次群及以仙女星系为中心,包括 M32、NGC 205、NGC147、NGC185、仙女矮星系和三角星系(M33)在内的仙女星系次群。本星系群又是范围更大的室女座超星系团的一个成员。室女座超星系团是一个不规则的星系团,室女座星系团位于中心位置,里面包含了100个星系和星系团,直径大约是1.1亿光年。不过室女座超星系团也只是宇宙当中的一小部分,目前人类能够观察到的宇宙直径达到了930亿光年。

这个范围还不是宇宙的真正范围,只是人类能够观测到的范围,我们的宇宙到底有多大?目前科学家还在积极的研究当中,所以从数据上我们就能够看出,宇宙实在是太大了,即便是光年这个单位,面对浩瀚的宇宙也显得苍白无力,而且人类的飞行速度如此慢,想要探索整个宇宙的奥秘,实在是太困难了,所以现在科学家也在积极的研究如何才能够提升飞船的飞行速度,之前著名的物理学家霍金就提出了突破摄星的计划,它是指在研发一种质量非常轻的纳米探测器,并且利用激光推进技术使其达到高速,从而能够在人类的有生之年内到达离地球较近的恒星系进行探索,要提升飞船的速度,“突破摄星”计划提出了利用激光产生的辐射压力来推动飞船的方法。具体来说,该计划打算制造非常轻巧的飞船,飞船本身不携带燃料,其动力来自于激光。

根据《美国光学学会杂志 b》上的一篇论文,科学家提出用1亿台激光器分布在1平方公里的区域内,使整个激光的功率达到100gw,将能量传送到飞船上,从而使飞船速度得到质的提升,相当于光速的20%。不过这个计划目前也还处于起步阶段,还面临着很多的问题,想要真正的接近光速飞行,还需要克服很多困难才行,除了材料、工程技术等方面,人类还需要找到能够耐受强大激光和巨大推力的材料,这样飞船才能够大幅度的提升速度,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,如果说未来随着人类科技的进步,人类或许能够实现超光速飞行,到时候我们探索宇宙的奥秘就容易多了,希望人类能够早日实现这个梦想,对此,大家有什么想说的吗?



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