在日常生活中,我們用到的長度單位是米,千米(公里)。例如,我家離學校不到100米。只要我們不離開地球,這兩個長度單位基本上夠用了。因為地球赤道周長也不過4萬公里嘛!
但是用于浩瀚的宇宙中的測量,這兩個長度單位就明顯不適用了。例如,用公里作為計量單位,木星到地球的距離有630000000~930000000公里。這一大串零是不是讓妳眼花繚亂呢?用公里計量宇宙天體之間的距離,就如同用毫米測量地球的赤道周長一樣,表示起來非常的麻煩。因此在測量宇宙天體之間的距離時,天文學家采用了更大的長度單位。這其中我們最熟悉的就是光年了。除了光年還有哪些常用的長度單位呢?我們一起聊一聊這個話題。
天文單位
國際米原器
最初的時候,人們把通過巴黎那段子午線從北極到赤道距離的一千萬分之一定義為1米。然而,在測量太陽系中天體之間的距離時再用地球的1千萬分之一作為參考單位就顯得有些力不從心了。于是天文學家用地球到太陽的平均距離定義了一個新的長度單位,叫做天文單位(AU)。 1天文單位的長度等于 149597870700米,大約1.496億公里。
如果坐飛機以每小時900公里的速度飛完1天文單位需要差不多19年的時間。顯然,1天文單位的距離是非常遙遠的。
日地平均距離為1天文單位
有了天文單位,我們在描述太陽系天體之間的距離時就方便多了。例如,前面提到的木星到地球的距離就變成了4.2~6.2天文單位;海王星到太陽的平均距離為30天文單位;塞德娜遠日點的距離140200000000公里變成了937天文單位。
天文學家估計,太陽系的半徑可能有10萬天文單位。所以,只要是太陽系中的天體,用天文單位作為其長度單位足夠用了。
光年
光速
光年是我們最熟悉的用來描述宇宙天體之間距離的單位。有了天文單位了,天文學家為什麼還要再弄一個光年呢?原來,太陽系以外的那些天體距離我們實在是太過遙遠了,用天文單位作為長度單位來描述它們又像是用毫米量地球周長那樣了。例如,比鄰星到太陽的距離用天文單位表示為266877AU。比鄰星還是距離太陽最近的恒星呢?那些更加遙遠的恒星的距離數值就更加繁瑣了。
獵戶座的參宿四距離地球640光年
于是,天文學家把光在宇宙中沿直線1年經過的距離定義為1光年。 1光年等于 9460730472580800米,大約63241天文單位。例如,用光年表示比鄰星到太陽的距離就變成了4.22光年。天狼星距離地球的81.36萬億公里、543873天文單位就變成了8.6光年。獵戶座的參宿四距離地球640光年。
秒差距
在測量太陽系以外的天體距離時,除了我們熟悉的光年另外一個長度單位就是秒差距。
秒差距示意圖
天文學家規定,1天文單位的對角為1角秒時的距離為1秒差距。這是什麼意思呢?打個比方,假如在宇宙中的某處有顆恒星,從它那里看地球到太陽的距離(1AU)的視差大小正好1角秒(1度°的1/3600),那麼這顆恒星到地球的距離就是1秒差距(pc)。
1秒差距有多遠呢?如下圖所示:
秒差距
我們根據直角三角形邊與角的關系會很容易的計算出它的距離。 1秒差距相當于206265個天文單位,約等于3.26光年,也就是30800000000000公里。例如,比鄰星到太陽的距離是1.29秒差距。參宿四距離地球196.3秒差距。看來秒差距是比光年更大的長度單位。
銀河系直徑31秒差距
那麼,在衡量宇宙天體距離之間的單位中還有沒有比秒差距更大的單位呢?有的,比秒差距更大的單位是千秒差距(Kpc)和百萬秒差距(Mpc)、十億秒差距(Gpc)等。例如千秒差距和秒差距之間相差了1000倍。它通常用來測量星系和星系團內部天體之間的距離。比如,銀河系的直徑約為31千秒差距。
秒差距雖然聽上去很古怪,不像是長度單位,可它卻是天文學家們最常用的長度單位。這是為什麼呢?