1光年有多远?光走1光年,真要1年的时间?光:只要一瞬间
光年是一个非常特殊的单位,里面有个“年”字,看起来表示时间,但其实是度量距离的单位。这个长度单位在日常生活中根本用不到,因为它实在是太大了,只有在天文学家领域才会用到。那么,1光年究竟是什么概念呢?走1光年要多长时间?
随着天文望远镜的发展,人类借此可以窥探到更为深远的宇宙,也认识到了宇宙大到不可思议的程度。在太阳系中,用公里或者天文单位来表示距离还是很方便的,比如,地球到太阳的距离约为1.5亿公里,即1天文单位;海王星到太阳的距离约为45亿公里,相当于30天文单位。
但在太阳系外,还有浩瀚无垠的星际空间,乃至星系际空间。在肉眼可见的星空中,属于太阳系的星星只有几颗,天上的那些繁星皆是太阳系外的恒星,它们的距离非常远。此外,夜空中还有几个肉眼可见的云雾状天体,它们有的是银河系中的星云,有的是距离更远的河外星系。
1838年,德国天文学家弗里德里希·贝塞尔(Friedrich Bessel)首次对太阳系外的恒星距离进行测量。他把目标选为天鹅座的天津增廿九(天鹅座61),测出的距离为66万天文单位,即99万亿公里。如此遥远的距离,究竟是如何测出来的呢?
这就要讲到十分巧妙的视差原理。试想一下,竖起拇指,然后把手伸直,闭上右眼,用左眼把拇指对准前方一个目标,保持不动。接着,再闭上左眼,睁开右眼,就能看到目标相对于拇指发生了移动,这就是视差。利用同样的原理,可以测出恒星的距离。
先在一月份的某天对一颗恒星进行观测,记录它相对于其他背景恒星的位置。然后在半年后的七月份某天,当地球在公转轨道上转动到了太阳的另一侧时,再对这颗目标恒星进行观测,并记录它的相对位置。
结合半年之间的两次观测结果,可以测出这颗恒星的视差角。由于地球到太阳的距离是已知的,再根据三角函数关系,就能算出恒星的距离,这就是用于恒星测距的三角视差法。
在测出天津增廿九的距离后,人们第一次认识到星际空间的广袤。不过,当时光速的确切值是多少并不知道,而且光速是不是常数也不清楚,所以光年并没有被提出来,天文单位仍然是最大的长度单位。
到了19世纪中叶之后,光速的测量精度有了显著的提高。麦克斯韦在提出麦克斯韦方程组后,从中推导出了真空中的光速是常数的重要结论。在这之后,爱因斯坦创立狭义相对论,更是明确了光速是宇宙中的一个基本常数,而且不会随着参照系的选择而改变。
于是,科学家利用光速创造出一个巨大的长度单位。在光速被足够精确测量出来之后,科学家基于测量结果,把光速定义为了299792458米/秒。光在真空中前进1年的距离即为1光年,光速(速度)乘以1年(时间)得到就是距离,约为9.4607×10^15米,或者9.4607万亿公里。
对于人类来说,1光年的距离极其遥远。如果我们每秒能走1.5米,走完1光年将需要长达2亿年的时间。如果改坐普通飞机,也要120万年的时间。就算速度为每秒10公里的宇宙飞船,也要耗时3万年。
如果用光年来表示天津增廿九的距离,相当于10.4光年,这样非常便于表示遥远恒星的距离。光年无疑直接表示的是距离有多远,但这个特殊的单位其实还能间接体现出时间的概念。
从光年的定义出发可知,天津增廿九距离地球10.4光年,这意味着这颗恒星发出的光需要耗时10.4年才能到达地球。也就是说,我们现在接收到的是天津增廿九在10.4年前发出的光。而它现在发出的光还在去往地球的路上,还要再过10.4年,我们才能接收到这些光子。
因此,当我们观测宇宙时,距离看得越远,相当于看到了越久之前的时间。不过,空间一直在膨胀,宇宙一直在变大,尽管理论最远观测距离可达465亿光年,但最远所能追溯到的时间只有138亿年。
在我们看来,光走1光年的距离需要1年的时间。但从光的角度来看(如果有的话),它们不管走1光年,还是走100亿光年,其实只要一瞬间就能到达,这涉及到了狭义相对论的时间膨胀效应。
根据相对论,速度越快的参照系,时间相对过得越慢。当速度足够逼近光速时,时间流逝速率也会随之接近于零。假设一艘宇宙飞船以99.999985%光速前进时,飞船上过1天,相当于地球上过5年。如果飞船速度达到99.99999996247%光速时,飞船上的1天相当于地球上的100年。
只不过飞船是有静质量的,无论如何都不会达到光速,所以飞船上的时间不会完全停止流动。而光子没有静质量,可以并且也只能以光速前进。对于光来说,没有时间的概念,时间是静止的,光无论走多远,就算从宇宙的一端到另一端,都只需一瞬间。但在人类看来,光在1年的时间里只能走1光年,这就是相对论的相对概念。
光年是一个非常特殊的单位,里面有个“年”字,看起来表示时间,但其实是度量距离的单位。这个长度单位在日常生活中根本用不到,因为它实在是太大了,只有在天文学家领域才会用到。那么,1光年究竟是什么概念呢?走1光年要多长时间?
随着天文望远镜的发展,人类借此可以窥探到更为深远的宇宙,也认识到了宇宙大到不可思议的程度。在太阳系中,用公里或者天文单位来表示距离还是很方便的,比如,地球到太阳的距离约为1.5亿公里,即1天文单位;海王星到太阳的距离约为45亿公里,相当于30天文单位。
但在太阳系外,还有浩瀚无垠的星际空间,乃至星系际空间。在肉眼可见的星空中,属于太阳系的星星只有几颗,天上的那些繁星皆是太阳系外的恒星,它们的距离非常远。此外,夜空中还有几个肉眼可见的云雾状天体,它们有的是银河系中的星云,有的是距离更远的河外星系。
1838年,德国天文学家弗里德里希·贝塞尔(Friedrich Bessel)首次对太阳系外的恒星距离进行测量。他把目标选为天鹅座的天津增廿九(天鹅座61),测出的距离为66万天文单位,即99万亿公里。如此遥远的距离,究竟是如何测出来的呢?
这就要讲到十分巧妙的视差原理。试想一下,竖起拇指,然后把手伸直,闭上右眼,用左眼把拇指对准前方一个目标,保持不动。接着,再闭上左眼,睁开右眼,就能看到目标相对于拇指发生了移动,这就是视差。利用同样的原理,可以测出恒星的距离。
先在一月份的某天对一颗恒星进行观测,记录它相对于其他背景恒星的位置。然后在半年后的七月份某天,当地球在公转轨道上转动到了太阳的另一侧时,再对这颗目标恒星进行观测,并记录它的相对位置。
结合半年之间的两次观测结果,可以测出这颗恒星的视差角。由于地球到太阳的距离是已知的,再根据三角函数关系,就能算出恒星的距离,这就是用于恒星测距的三角视差法。
在测出天津增廿九的距离后,人们第一次认识到星际空间的广袤。不过,当时光速的确切值是多少并不知道,而且光速是不是常数也不清楚,所以光年并没有被提出来,天文单位仍然是最大的长度单位。
到了19世纪中叶之后,光速的测量精度有了显著的提高。麦克斯韦在提出麦克斯韦方程组后,从中推导出了真空中的光速是常数的重要结论。在这之后,爱因斯坦创立狭义相对论,更是明确了光速是宇宙中的一个基本常数,而且不会随着参照系的选择而改变。
于是,科学家利用光速创造出一个巨大的长度单位。在光速被足够精确测量出来之后,科学家基于测量结果,把光速定义为了299792458米/秒。光在真空中前进1年的距离即为1光年,光速(速度)乘以1年(时间)得到就是距离,约为9.4607×10^15米,或者9.4607万亿公里。
对于人类来说,1光年的距离极其遥远。如果我们每秒能走1.5米,走完1光年将需要长达2亿年的时间。如果改坐普通飞机,也要120万年的时间。就算速度为每秒10公里的宇宙飞船,也要耗时3万年。
如果用光年来表示天津增廿九的距离,相当于10.4光年,这样非常便于表示遥远恒星的距离。光年无疑直接表示的是距离有多远,但这个特殊的单位其实还能间接体现出时间的概念。
从光年的定义出发可知,天津增廿九距离地球10.4光年,这意味着这颗恒星发出的光需要耗时10.4年才能到达地球。也就是说,我们现在接收到的是天津增廿九在10.4年前发出的光。而它现在发出的光还在去往地球的路上,还要再过10.4年,我们才能接收到这些光子。
因此,当我们观测宇宙时,距离看得越远,相当于看到了越久之前的时间。不过,空间一直在膨胀,宇宙一直在变大,尽管理论最远观测距离可达465亿光年,但最远所能追溯到的时间只有138亿年。
在我们看来,光走1光年的距离需要1年的时间。但从光的角度来看(如果有的话),它们不管走1光年,还是走100亿光年,其实只要一瞬间就能到达,这涉及到了狭义相对论的时间膨胀效应。
根据相对论,速度越快的参照系,时间相对过得越慢。当速度足够逼近光速时,时间流逝速率也会随之接近于零。假设一艘宇宙飞船以99.999985%光速前进时,飞船上过1天,相当于地球上过5年。如果飞船速度达到99.99999996247%光速时,飞船上的1天相当于地球上的100年。
只不过飞船是有静质量的,无论如何都不会达到光速,所以飞船上的时间不会完全停止流动。而光子没有静质量,可以并且也只能以光速前进。对于光来说,没有时间的概念,时间是静止的,光无论走多远,就算从宇宙的一端到另一端,都只需一瞬间。但在人类看来,光在1年的时间里只能走1光年,这就是相对论的相对概念。
其实过程还蛮难的
一个人做一个团队的事
走的慢了点 但确实能感受到价值
上午活动结束剪到饭前
饭后回家拆箱拍拍拍到傍晚
原本心情炸裂 太焦虑了
完成任务之后才松了口气
接到电话“带你回老地方去吃小吃
心疼你烦躁的太可怜”
呼~
原本是新奇的尝试
性格太轴 用心起来
“当你觉得很辛苦的时候 是在走上坡路”
不知道这是不是过期鸡汤
一手带娃 一手事业 自己选的
创业不敢说累
一个人做一个团队的事
走的慢了点 但确实能感受到价值
上午活动结束剪到饭前
饭后回家拆箱拍拍拍到傍晚
原本心情炸裂 太焦虑了
完成任务之后才松了口气
接到电话“带你回老地方去吃小吃
心疼你烦躁的太可怜”
呼~
原本是新奇的尝试
性格太轴 用心起来
“当你觉得很辛苦的时候 是在走上坡路”
不知道这是不是过期鸡汤
一手带娃 一手事业 自己选的
创业不敢说累
航天员返回地球后,为什么都站不起
太空是一个神秘而充满魅力的世界,许多人都十分羡慕宇航员,能飞上太空,领略宇宙独一无二的美景。
宇宙飞船着陆地球后,焦急等待的人们都盼望着航天员们早点出舱,一睹太空英雄的无限风采。然而,细心的小伙伴会发现,航天员返回地球后,出舱时间都十分漫长。
例如,我国神舟十号飞船安全着陆地球后,直到过了85分钟,三位航天员聂海胜、王亚平、张晓光才依次露面。
不仅如此,国内外许多宇航员返回地面后,一般都是由工作人员把他们从返回舱中抬出来,放到担架或者座椅上,随后再由航天医生搀扶护送到检查车里,甚至连欢迎仪式都是坐在轮椅上完成。
不禁让人疑惑不解,万里挑一的宇航员,按理说身体素质十分强大,为什么返回地球后身体变得如此脆弱,不仅需要被人抬出来,甚至连站一分钟都坚持不了?我们先来大致了解一下航天员返回地球后,出舱前都有哪些安排。
航天员回到地球后,完成出舱三步曲
太空英雄们回到地球后,并不像我们平时到达一个目的地,收拾一下拎包就走,而是要静静等待且严格完成一系列工作安排。
第一步:等待地面搜索人员检查返回舱外观
返回舱着陆后,航天员依旧不可轻举妄动,先在舱内静静地等待。地面搜索人员会立即奔向返回舱着陆地点,检查返回舱的外观情况。若外观良好、烧蚀正常,即可打开返回舱的舱门。
第二步:等待医护人员检查身体
打开舱门后,工作人员依次展开各自的工作,科研人员会对返回舱的气体、微生物等进行采样,方便展开后续研究工作。
而另一边的医护人员则会对航天员们的身体健康进行初步诊断,询问他们的身体感受,同时还会帮助航天员们进行一些体能恢复。
第三步:适应地面环境
以上两步工作工作完成后,还是不能立马出舱,需要在座舱内停留一段时间,适应地面的重力环境。在太空中待的时间越长,重返地球后,对地球重力再适应的时间也越长。
即便已经在座舱内休息适应了一段时间,真正出舱后时,航天员们也依旧是被人抬着出来,无法站立,需要坐在轮椅上完成接下来的工作安排。
航天员出舱后,为何站不起来,要坐在轮椅上?
我们都知道,与地球相比,太空环境最大的特点就是失重,环境十分恶劣。人类在航天过程中要经受各种无法想象的艰难,例如巨大的加速度、噪音、震动、失重、太空辐射等等。
即使是在这样恶劣的环境下,航天员也要完成复杂的操作、实验任务。宇航员表面看似十分光鲜亮丽,实际上,他们在太空中的每一刻,身体各个部位都在经受着“大考验”,会不可避免地产生一些负面影响。
肌肉和骨骼出现萎缩
在地球上的我们,身体的骨骼和肌肉发挥支撑作用,能抵抗重力,而长期待在失重的环境下,人处于一种漂浮状态,由于缺乏运动和重力,身体的负担变得极小。
人类身体骨骼和肌肉的质量便会急速下降,出现萎缩现象,而这两种身体结构对生活在地球的我们来说至关重要。
骨头和肌肉严重受损的航天员们,返回地球后不仅要重新抵抗重力、承受自身的体重,而且还要支撑起重达几十斤的舱内服。
因此,站立行走对于他们来说,是一件非常危险且致命的事情,不得不让人抬出飞船。
如今宇航员们为了让骨骼和肌肉萎缩的速度慢一点,每天会利用在空间站工作的业余时间“锻炼”大约2个小时。
立位耐力下降
在选拔航天员时,其中就有一项测试是“立位耐力检查”。那么,什么是立位耐力呢?
立位耐力,指的是人在安静站立时的耐受时间。通常来说,大多数人都能站立20-30分钟不会晕倒。
然而,航天员们长时间在失重下工作生活,重力消失,人体的心血管功能系统慢慢适应了失重环境的变化,原本积蓄在人体下肢的血液流到了头部或胸部。
重返地球时,受地球重力环境的影响,航天员的心血管功能一时之间无法迅速恢复。心血管调节功能下降,在地面站立时犹如“倒立”的感觉,立位耐力较差,很容易出现晕厥现象。
有研究数据表明,大约有20%的航天飞机宇航员和80%的国际空间站宇航员,返回地球后,会出现头晕或晕厥现象。
体液循环产生巨大变化,要尽一切可能地减少身体活动,避免加剧航天员身体各种循环系统的负担。
这也是为什么航天员们出舱时,时间如此漫长,还要躺在担架或坐在椅子上的原因之一,可真不是因为矫情。
空间适应综合症
长时间在太空失重环境下,宇航员的大脑前庭系统会出现紊乱,无法区分上下前后左右东西南北。
而航天员返回地球的时间非常短,整个过程大约只有半个小时,前10-15分钟是处于黑障区超重状态,除了听到航天器共振等噪音,航天员基本与世界完全失联。
再经过10-15分钟后降落地球,在如此短的时间内,人体大脑会认为自己仍处于完全失重的状态下,一时之间无法调整回对空间方位和重力影响的适应。
站立时会出现摇摇晃晃的感觉,有点类似于晕车、晕船的现象。因此,长时间驻留太空的航天员返回时,地面工作人员都会小心翼翼地抬出来,尽可能地保护他们。
此外,飞船返回地面时,航天员要承受比自身重量重十几倍的压力,非常容易造成呼吸极度困难、黑视、意志丧失等现象。
向航天员致敬
了解到背后缘由后,不禁让人鼻头一酸,航天英雄们的牺牲太大了,让人无比心疼!我们听到航天员回答普普通通的几个字“感觉良好”,实际上背后隐含了无数的辛酸与奉献。
虽然每一位航天员都经历过异常艰辛的训练,但是这些巨大变化还是会给身体和心理带来难以想象的冲力,那种恐怖的体验,也只有他们才知道有多煎熬。
向每一位伟大的航天英雄致敬!
太空是一个神秘而充满魅力的世界,许多人都十分羡慕宇航员,能飞上太空,领略宇宙独一无二的美景。
宇宙飞船着陆地球后,焦急等待的人们都盼望着航天员们早点出舱,一睹太空英雄的无限风采。然而,细心的小伙伴会发现,航天员返回地球后,出舱时间都十分漫长。
例如,我国神舟十号飞船安全着陆地球后,直到过了85分钟,三位航天员聂海胜、王亚平、张晓光才依次露面。
不仅如此,国内外许多宇航员返回地面后,一般都是由工作人员把他们从返回舱中抬出来,放到担架或者座椅上,随后再由航天医生搀扶护送到检查车里,甚至连欢迎仪式都是坐在轮椅上完成。
不禁让人疑惑不解,万里挑一的宇航员,按理说身体素质十分强大,为什么返回地球后身体变得如此脆弱,不仅需要被人抬出来,甚至连站一分钟都坚持不了?我们先来大致了解一下航天员返回地球后,出舱前都有哪些安排。
航天员回到地球后,完成出舱三步曲
太空英雄们回到地球后,并不像我们平时到达一个目的地,收拾一下拎包就走,而是要静静等待且严格完成一系列工作安排。
第一步:等待地面搜索人员检查返回舱外观
返回舱着陆后,航天员依旧不可轻举妄动,先在舱内静静地等待。地面搜索人员会立即奔向返回舱着陆地点,检查返回舱的外观情况。若外观良好、烧蚀正常,即可打开返回舱的舱门。
第二步:等待医护人员检查身体
打开舱门后,工作人员依次展开各自的工作,科研人员会对返回舱的气体、微生物等进行采样,方便展开后续研究工作。
而另一边的医护人员则会对航天员们的身体健康进行初步诊断,询问他们的身体感受,同时还会帮助航天员们进行一些体能恢复。
第三步:适应地面环境
以上两步工作工作完成后,还是不能立马出舱,需要在座舱内停留一段时间,适应地面的重力环境。在太空中待的时间越长,重返地球后,对地球重力再适应的时间也越长。
即便已经在座舱内休息适应了一段时间,真正出舱后时,航天员们也依旧是被人抬着出来,无法站立,需要坐在轮椅上完成接下来的工作安排。
航天员出舱后,为何站不起来,要坐在轮椅上?
我们都知道,与地球相比,太空环境最大的特点就是失重,环境十分恶劣。人类在航天过程中要经受各种无法想象的艰难,例如巨大的加速度、噪音、震动、失重、太空辐射等等。
即使是在这样恶劣的环境下,航天员也要完成复杂的操作、实验任务。宇航员表面看似十分光鲜亮丽,实际上,他们在太空中的每一刻,身体各个部位都在经受着“大考验”,会不可避免地产生一些负面影响。
肌肉和骨骼出现萎缩
在地球上的我们,身体的骨骼和肌肉发挥支撑作用,能抵抗重力,而长期待在失重的环境下,人处于一种漂浮状态,由于缺乏运动和重力,身体的负担变得极小。
人类身体骨骼和肌肉的质量便会急速下降,出现萎缩现象,而这两种身体结构对生活在地球的我们来说至关重要。
骨头和肌肉严重受损的航天员们,返回地球后不仅要重新抵抗重力、承受自身的体重,而且还要支撑起重达几十斤的舱内服。
因此,站立行走对于他们来说,是一件非常危险且致命的事情,不得不让人抬出飞船。
如今宇航员们为了让骨骼和肌肉萎缩的速度慢一点,每天会利用在空间站工作的业余时间“锻炼”大约2个小时。
立位耐力下降
在选拔航天员时,其中就有一项测试是“立位耐力检查”。那么,什么是立位耐力呢?
立位耐力,指的是人在安静站立时的耐受时间。通常来说,大多数人都能站立20-30分钟不会晕倒。
然而,航天员们长时间在失重下工作生活,重力消失,人体的心血管功能系统慢慢适应了失重环境的变化,原本积蓄在人体下肢的血液流到了头部或胸部。
重返地球时,受地球重力环境的影响,航天员的心血管功能一时之间无法迅速恢复。心血管调节功能下降,在地面站立时犹如“倒立”的感觉,立位耐力较差,很容易出现晕厥现象。
有研究数据表明,大约有20%的航天飞机宇航员和80%的国际空间站宇航员,返回地球后,会出现头晕或晕厥现象。
体液循环产生巨大变化,要尽一切可能地减少身体活动,避免加剧航天员身体各种循环系统的负担。
这也是为什么航天员们出舱时,时间如此漫长,还要躺在担架或坐在椅子上的原因之一,可真不是因为矫情。
空间适应综合症
长时间在太空失重环境下,宇航员的大脑前庭系统会出现紊乱,无法区分上下前后左右东西南北。
而航天员返回地球的时间非常短,整个过程大约只有半个小时,前10-15分钟是处于黑障区超重状态,除了听到航天器共振等噪音,航天员基本与世界完全失联。
再经过10-15分钟后降落地球,在如此短的时间内,人体大脑会认为自己仍处于完全失重的状态下,一时之间无法调整回对空间方位和重力影响的适应。
站立时会出现摇摇晃晃的感觉,有点类似于晕车、晕船的现象。因此,长时间驻留太空的航天员返回时,地面工作人员都会小心翼翼地抬出来,尽可能地保护他们。
此外,飞船返回地面时,航天员要承受比自身重量重十几倍的压力,非常容易造成呼吸极度困难、黑视、意志丧失等现象。
向航天员致敬
了解到背后缘由后,不禁让人鼻头一酸,航天英雄们的牺牲太大了,让人无比心疼!我们听到航天员回答普普通通的几个字“感觉良好”,实际上背后隐含了无数的辛酸与奉献。
虽然每一位航天员都经历过异常艰辛的训练,但是这些巨大变化还是会给身体和心理带来难以想象的冲力,那种恐怖的体验,也只有他们才知道有多煎熬。
向每一位伟大的航天英雄致敬!
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