天文学和天体物理学101：什么是光年？
天文学和天体物理学101：什么是光年？
光年是天文学中一个重要的距离单位，它帮助我们理解宇宙的浩瀚。本文将带你了解光年的定义、光速的基本知识，以及它们在测量宇宙距离中的应用。
什么是光年？光年是指光在一年中移动的距离。光的移动速度快得惊人——每秒约186000英里（300000公里），每年覆盖5.88万亿英里（9.46万亿公里）。为了测量浩瀚的太空，天文学家们启用了光时——光在特定时间内移动的距离。由于宇宙中没有任何东西的运动速度比光更快，因此它是天文距离的有效标准。
光以每秒186000英里的非凡速度传播，一年可传播5.88万亿英里。光年这一计量单位有助于描述太空的浩瀚。
例如，在一分钟内，光的传播距离为11160000英里。太阳光到达木星大约需要43.2分钟，木星距离太阳大约4.84亿英里。一小时内，光的传播距离为6.71亿英里。尽管光的速度惊人，但宇宙的浩瀚规模让如此巨大的距离看起来也几乎深不可测。
当我们在银河星系中巡航时，我们的距离参考已经跳跃到了光年。图片来源：NASA/JPL-Caltech太阳系中的光速旅行
地球距离太阳大约8光分。到达太阳系的边缘，也就是遥远的奥尔特云所在的位置，以光速飞行大约需要1.87年。前往距离我们最近的邻近恒星比邻星半人马座，以光速飞行则需要4.25年。
考虑到宇宙的浩瀚无边，提到巨大的数字很容易，但要真正理解天体有多么广袤、遥远和众多就难得多了。
举例来说，为了更好地了解系外行星（其他恒星周围的行星）的真实距离，我们不妨从我们发现它们的地方——银河系开始。
我们的银河系是一个具有引力束缚的恒星集合体，在太空中呈螺旋状旋转。根据目前获得的最深图像，它是可观测宇宙中大约2万亿个星系中的一个。这些星系群组合成星系团，星系团组合成超星系团；超星系团排列成巨大的片状，横跨整个宇宙，其间夹杂着黑暗的空洞，使整个星系呈现出一种蜘蛛网的结构。我们的银河系可能包含1000到4000亿颗恒星，直径约为10万光年。这听起来很庞大，的确如此，至少在我们开始把它与其他星系进行比较之前是这样。例如，我们的邻近仙女座星系宽约22万光年。另一个星系IC 1101的宽度也达到了400万光年。
根据美国宇航局开普勒太空望远镜的观测，我们可以肯定地预测，你在天空中看到的每一颗恒星都可能至少有一颗行星。实际上，我们谈论的很可能是多行星系统，而不仅仅是单个行星。在我们这个拥有数千亿颗恒星的银河系中，行星的数量可能达到数万亿颗。经证实的系外行星探测结果（由开普勒望远镜和其他太空及地面望远镜探测到）现在已经超过了4000颗——而这仅仅是在银河系的一小片区域内探测到的。其中许多都是小型岩石世界，它们的表面可能有液态水。
已知最近的系外行星是一颗小行星，可能是岩石行星，围绕着半人马座比邻星——地球的下一颗恒星——运行。距离地球4光年多一点，即24万亿英里。如果有航空公司提供飞往那里的喷气式航班则需要500万年。人们对这个世界的了解并不多；它的轨道很近，恒星的周期性闪烁降低了它宜居的几率。
TRAPPIST-1系统有七颗行星，大小都与地球差不多，围绕着大约40光年外的一颗红矮星运行。它们很可能是岩石行星，其中四颗位于"宜居带"——轨道距离允许表面有潜在的液态水。计算机建模显示，其中一些很有可能是有水或冰的世界。在接下来的几年里，我们可能会知道它们是否有大气层或海洋，甚至是否有宜居的迹象。
开普勒-443 b是我们已知的银河系中最遥远的系外行星之一。或者以60英里/小时的速度飞行2800亿年。