第一次看到光年这个单位,大多数人是有点懵的。
那些熟悉的单位,比如厘米还是长度单位,千克还是质量单位,怎么光年就不是时间单位了?照这逻辑,难道虎年是老虎一年跑的路程?猴年和马月都是长度了?
没可比性,“光年”二字已经被赋予这样的含义,这叫木已成舟,而猴年马月还没有!
但若你知道“光年”二字其实可连写为 lightyear, 那么你就会发现,它与厘米(centimeter)差不多,两部分之间是乘的关系,正如厘(centi)表示百分之一,所以百分之一乘以米 (meter) 得到厘米 (centimeter),而光速乘以年自然就是长度了。
好了,光年是长度,表示光在一年的时间内走过的距离的长度。
但这里至少还有两个问题值得你搞清楚。
第一个问题是,光速是按哪个光速来算?真空中的吗?
1 和 2 之间是恒星日,地球刚好完成了一次完整的自转 —— 某条子午线 A 再次正对恒星。但在 2 这个位置,子午线 A 处太阳的光并不是正好从头顶直射下来,地球须继续走一小段才能使太阳正对该处。
这个过程中,地球再多转一个小小的角度,达到 3 这个位置时,太阳高度才达到最大,所以 1 和 3 之间是太阳日。它比恒星日长 3 分 56 秒。
相比恒星日,太阳日这个名词用得更多。平时我们说一天,一般默认就是指太阳日,它就是 24 小时,即 86400 秒。我们说一年含有多少天里的“天”也是指太阳日。
讲完了天,再来看年。
首先是回归年(Tropical year),又称为太阳年(Solar year),是指太阳连续两次通过春分点的时间间隔。每个回归年的具体长度是不同的,每过一年,回归年会产生 6.14× 天的长度变化。目前回归年的大小是 365.24219879 天,即 365 天 5 小时 48 分 46 秒,这是根据计算 121 个回归年的平均值得到的。
不错,9460730472580800 米,这就是 1 光年的确切长度。注意,“确切”二字说明它没有任何近似,它的值是被人为定义的。
所以,光年与真空中的光速一样,也是一个被定义的确切值!
本文来自微信公众号:大学物理学 (ID:wuliboke),作者:薛德堡