光年是什麼概念一光年到底有多長?第一次看到光年這個單位，大多數人是有點懵的，我來為大家科普一下關于光年是什麼概念一光年到底有多長?以下内容希望對你有幫助!

光年是什麼概念一光年到底有多長

第一次看到光年這個單位，大多數人是有點懵的。

那些熟悉的單位，比如厘米還是長度單位，千克還是質量單位，怎麼光年就不是時間單位了？照這邏輯，難道虎年是老虎一年跑的路程？猴年和馬月都是長度了？

沒可比性，“光年”二字已經被賦予這樣的含義，這叫木已成舟，而猴年馬月還沒有！

但若你知道“光年”二字其實可連寫為lightyear, 那麼你就會發現，它與厘米（centimeter）差不多，兩部分之間是乘的關系，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長度了。

好了，光年是長度，表示光在一年的時間内走過的距離的長度。

但這裡至少還有兩個問題值得你搞清楚。

第一個問題是，光速是按哪個光速來算？真空中的嗎？

答案是肯定的，真空中的光速是一個物理常數，用c表示，它的确切值是299792458 m/s。

所以第一個問題也就不是問題了。

第二個問題是，這裡的年到底是多長時間？

呃，這個問題看起來有點麻煩！因為你知道，一年可能是365天，又可能是366天，而仔細想來，一天的具體長度也是變化的。所以，你說一年到底多長？好像一下子很難說清楚。

不過，你大概知道，秒作為時間的基本單位，它的大小是确定的。因此，光年中的“年”如果是确定大小，那必定包含确定的秒數。

我們來看下，常見的天和年，有哪些類型，它們所含秒數是不是确定的呢？

先來看天，也就是日。

第一個是太陽日（Solar day），它是太陽連續兩次到達天空最高點之間經過的時間。它的值是86400秒。

這數字有點巧吧？你大概知道，秒是根據原子物理來定義的，一個太陽日竟然剛好是24 3600秒，為什麼？

因為秒以前就是按照将一個太陽日分成86400份來定義的！直到1967年，才采用原子物理的方法重新定義，具體定義是：

1秒定義為未受擾的基态 的超精細能級之間的躍遷周期的9192631770倍。

注意，雖然秒被重新定義了，但沒有改變秒的實際大小，而是兼容了之前的定義（上面定義中的那個長長的數字，正是遷就之前的定義的結果）。也就是說，一天仍然近似是86400秒。隻不過，秒的生産及複制的标準采用了更精密的原子物理的方法。

當然，太陽日的時間實際上在變化。具體說有兩方面的變化，一是在一年内會起伏，但這種起伏有正有負，因而不會積累；二是受到月球的引潮力的作用，地球自轉會逐漸變慢，所以太陽日會逐漸變長，但這種變化非常慢。所以，總的來說，太陽日一般就認為是86400秒。

第二個是恒星日（Sidereal day），是指地球某一條子午線連續兩次正對同一顆恒星時的時間間隔。因為恒星是極其遙遠的，所以這個時間就是地球自轉360度的周期，為23小時56分4秒。換句話說，恒星日就是地球自轉周期。

由于引潮力的原因，地球自轉周期會變長，所以恒星日的值也在微弱地增加。

一個有意思的問題：太陽日為什麼比恒星日要長一點？

可以根據下圖來理解。

1和2之間是恒星日，地球剛好完成了一次完整的自轉——某條子午線A再次正對恒星。但在2這個位置，子午線A處太陽的光并不是正好從頭頂直射下來，地球須繼續走一小段才能使太陽正對該處。

這個過程中，地球再多轉一個小小的角度，達到3這個位置時，太陽高度才達到最大，所以1和3之間是太陽日。它比恒星日長3分56秒。

相比恒星日，太陽日這個名詞用得更多。平時我們說一天，一般默認就是指太陽日，它就是24小時，即86400秒。我們說一年含有多少天裡的“天”也是指太陽日。

講完了天，再來看年。

首先是回歸年（Tropical year），又稱為太陽年（Solar year），是指太陽連續兩次通過春分點的時間間隔。每個回歸年的具體長度是不同的，每過一年，回歸年會産生6.14× 天的長度變化。目前回歸年的大小是365.24219879天，即365天5小時48分46秒，這是根據計算121個回歸年的平均值得到的。

其次是恒星年（Sidereal year），它是指地球繞太陽一周實際所需的時間。也就是從地球上觀測，以太陽和某一個恒星在同一位置上為起點，當觀測到太陽再回到這個位置時所需的時間。一個恒星年比一個回歸年長約20分24秒。

需要說明的是，恒星年與回歸年是兩種不同的時間體系，恒星年隻在天文上使用，它記錄的是原子時。

回歸年也好，恒星年也好，都是變化的，換句話說，這些年所包含的秒數都是不完全确定的。既然這些年的時間長度不确定，那麼光年裡的這個“年”不可能是這些“年”中的任何一個，否則光年就變成了不确定的長度了。

光年中的“年”是另外重新定義的一種年，叫儒略年（Julian Year），它等于365.25個太陽日，即365.25 86400s。

儒略年原本是指儒略曆中的一年的長度，指365天或366天，平均為365.25天。儒略曆由凱撒大帝在希臘數學家和天文學家的幫助下設計，并于公元前45年1月1日起開始使用。因為它比實際的太陽年（365.24219879天）明顯大一些，每隔128年就會增加一天，這個誤差有點大，所以在1582年被公曆年取代。

現在，儒略年隻是天文中測量時間的單位，它的大小是365.25 86400秒，也就是365.25個太陽日。儒略年并不對應特定的曆史年份，因此儒略年現在與任何曆法都沒有關聯，也與任何其他形式年的定義沒有關聯。

再說一下我們日常生活中常說的那個年，它叫公曆年（Gregorian year），它是公曆（Gregorian calendar）中規定的一年的平均長度。公曆也叫格裡曆，由羅馬教皇格裡高利十三世批準頒行，并于1582年10月15日開始使用。

公曆年的大小為365.2425天，也就是365.2425X86400秒，與實際的太陽年的長度365.24219879天非常接近，在将近7700年的時間内也隻會導緻一天的誤差，這就是格裡曆能取代儒略曆的原因。

你可能會問，既然公曆年的平均長度比儒略年的值更接近回歸年，為什麼不采用它來定義光年單位中的“年”呢？

簡單的說就是，公曆年牽扯到太多的東西，而儒略年既然已經退出曆史舞台賦閑在家，用它來定義一個新的單位，不會有啥不好的影響，還順便紀念了一下這個在曆史上長期使用的曆法年。

實際上，儒略年并不是國際單位制（SI）中的計量單位，而是專門為國際天文學聯合會（IAU）使用的單位，并成為了光年定義的基礎。

下面來算一下，1光年的長度到底有多大？

不錯，9460730472580800米，這就是1光年的确切長度。注意，“确切”二字說明它沒有任何近似，它的值是被人為定義的。

所以，光年與真空中的光速一樣，也是一個被定義的确切值！

END

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不代表中科院物理所立場

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來源：大學物理學

編輯：荔枝果凍

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