网友提问:
银河系的直径是20万光年,20万光年是什么意思,是以光速跑20万年吗?
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谢谢邀请,题目中说我们所在的银河系直径有20万光年,这好像有点高估银河系了,目前一般认为银河系的直径在10至16万光年左右。光年是衡量宇宙空间的一种距离单位,是指光在真空中一年所走过的路程,光年当然是一个天文数字,因为光的速度是30万千米每秒。地球到太阳的距离大约是1.5亿千米,光走完这段距离大概只需要8分钟多一点的时间。
人类对于银河系直径的测算,主要是通过对造父变星的观测来推断的,目前对于银河系的直径也还没有定论。造父变星是变星的一种,它的变光周期和光度呈正比,因此可用于测量星际和星系际的距离,通过对于银河系内大量造父变星观测数据的积累,来推算银河系的直径。
如果银河系的直径有10万光年,那么光要穿越整个银河系需要10万年的时间,对于我们人类来说这是一个令人绝望的空间距离。而我们所处的宇宙直径直径可能达到920亿光年以上,这更是一个超出人类想象的巨大空间。我们人类的目光当然不能超光速,我们的眼睛只是接受进入我们视网膜的光线而已,比如,我们看到了一颗20光年外的恒星,那么你看到的这颗恒星的样子是它20年前的样子。
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首先确认一个概念,就是光年,光年不是时间单位,而是一个长度单位。简单说就是光线在真空中走一年所经过的距离,我们知道光速在真空中是30万千米每秒,严格说是299792458米/秒,那么光速走一年的距离大约是10万亿千米。
这是一个对于目前人类来说非常遥远的距离,太阳系的直径大约是2光年,那么半径为1光年。美国在上世纪70年代发射的旅行者号飞船至今为止已经飞行了近50年,那么总共飞行距离达到了200多亿千米,但是这大约只有1光年距离的万分之一。
因此,光年是一个非常大的距离单位。那么银河系的直径是20万光年,也可以理解为即便是以光速,还需要20万年才能从银河系的这一头飞到那一头。
受观测技术的限制,之前我们一直认为银河系的直径为10万光年,但是,根据最新的观测数据表明,银河系要比10万光年更大。应该在16万到20万光年之间。
其实,这里可能还是有个误会,这个16万也好,20万也好,不是说银河系的主体直径,而是指的银河系边缘。
我们通常看到的银河系模型是一个带旋臂的漩涡状,这是银河系的主体,叫做银盘,银盘的直径在8万到10万光年之间,银河系的大部分天体都集中在这里。不过,在银盘之外,还有天体存在,只是比较稀少,银盘之外是银晕,这里存在一些球状星团。在银晕之外还有银冕,这里的天体数量更少,但依然是银河系的范围。
我们说的20万光年,指的是这里的范围,而银盘的大小没有变化,还是8到10万光年。
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在宇宙中多数天体之间的距离都非常的大,达到我们根本无法用平常使用的公里来衡量了。因此天文学家们由重新定义了一个新的距离单位用来专门衡量宇宙中天体的距离。这就是光年。
图示:光年
一光年的距离有多长呢?1光年就是光在1年的时间内通过的距离。我们知道光在宇宙中的传播速度每秒钟大约30万公里。因此一光年的距离就是:30万公里/秒×60秒×60分钟×24小时×365天≈94607亿公里!也就是9460700000000公里,7后面8个零,这个数字是不是很大呢?
1光年的距离如果用公里表示使用起来就非常的费劲了,何况是银河系的直径呢?如果用公里表示银河系的直径那就是大约1890000000000000000公里,也就是189亿亿公里。如果用光年表示银河系的直径——20万光年,多么的清爽!
图示:银河系
关于银河系的直径现在科学家只是得出了一个范围。银河系的直径从大约10万光年到20万光年之间。这是我们我们身处银河系之中,就像有句诗中说的那样“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。对于我们来讲要想观测到银河系的全貌,测量一个较为准确的银河系直径是很困难的。相信随着科学家观测技术的不断进步,银河系的究竟有多大,我们会有一个准确的数值的。
图示:在地球上看到的银河是银河系的一部分
银河系的直径20万光年就意味着光从银河系的一端传播到另一端的距离需要20万年的时间。可想而知银河系是有多大啊。然而银河系在宇宙中只是一个规模比较小的棒旋星系。就在银河系的身边就有一个比银河系更大的星系,这就是仙女座星系。仙女座星系的直径大约是22万光年。目前我们已经观测到的最大星系叫做IC 1101星系。IC1101星系的直径大约是200万光年,是银河系直径的10倍!
图示:银河系和其他星系比较
这个我们已知的最大星系直径200万光年,如果用公里表示的话那得是多少位数啊,感兴趣的朋友可以在纸上画画看看!
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光速是已知的宇宙中最快的速度,具体数值可以达到299792458米/秒,而所谓的“光年”其实就是光在真空环境下传播一年的距离,这个数字就更为惊人了,一光年的具体数值为9460730472580800米。
在地球范围内来看,光年的数值是非常惊人的,但在茫茫宇宙之中,光年的距离其实并不足为奇,单单一个银河系的尺度就有20万光年,而整个可观测宇宙的尺度甚至达到了930亿光年左右。
那么问题确实出现了,既然我们已知宇宙中最快的速度是光速,而人类根本实现不了光速飞行,那肯定就无法亲自去测量了这个尺寸了,即便我们想利用光反射的原理去测量,单单是测量银河系这20万年的时间也是我们无法等候。那我们人类究竟是如何估算出银河系的尺度的呢?
这里就不得不提大名鼎鼎的“造父变星”了,由于人类没有直接测量宇宙尺度的科技能力,因此我们就必须在宇宙中找有可参考的坐标星体,而“造父变星”这类星体就成为了人们测量宇宙尺度的最佳帮手。
所谓“造父变星”,其实就是“变星”的一种,属于高光度周期性脉动变星,其“光变周期”与“光的亮度”成正相关,说白了就是该星体的亮度,会伴随着时间的改变而呈现出有规律的周期性变化,因此人们就可以根据该星体的这些特殊性质去测量星系以及星际间的距离。
人类最早发现“造父变星”的时间大概在1784年,后来的数百年间人类有发现了众多的“造父变星”,伴随着这些“造父变星”数量的不断增加,人类也可以更好的去计算和测量星际间的详细距离。这也是为什么很多时候科学家对于宇宙尺度的一些数据是存在着持续变化的,这与不断地发现“造父变星”是有着一定关联的。
而至于为什么可观测宇宙的尺度是930亿光年呢?这里边其实涵盖了光速极限与宇宙诞生时间的测算,由于宇宙大爆炸大约发生在138亿年以前,逻辑上最早一批星体所发出的光芒最多也就传播了138亿光年,但由于宇宙是属于超光速膨胀的,因此科学家们根据多方因素的整合分析,计算出了我们目前可观测的宇宙大概为一个直径930光年的空间。当然这仅仅是局限于人类现有的认知的一种定义,没有人知道真实的宇宙空间到底有多大。而且随着宇宙的持续膨胀,人类的可观测宇宙范围也是同样跟着一起增长的。
以上个人建议仅供参考。
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答:20万光年,就是指以光速飞行20万年的距离,也就是189亿亿公里,相当于在地球和太阳之间往返63亿次。
“光年”是天文学上常用的距离单位,表示光在真空中传播一年的距离,光速c=299792458米每秒,一年取365.25天,于是:
1光年=299792458*365.25*24*3600
=9.46*10^12公里;
既一光年大约是9.46万亿公里,要知道太阳光从太阳表面到达地球需要约8分钟,所以一光年的距离是非常远的,相当于绕地球2.365亿圈。
坐落在我国河北的郭守敬巡天望远镜,给出的最新数据显示,我们所处的银河系直径高达20万光年,远比科学家原先估计的范围大(最初认为是10光年,后来更改为16万年),主要得益于观测手段的进步,使得以往无法观测到的黯淡天体被科学家监测到。
在夏天的夜晚,我们有机会看到夜空中一条明暗相间的银河,这正是银河系的截面投影,因为我们太阳系处于银河系当中,所以我们无法直接看到银河系的全貌。
但是科学家经过与河外星系的对比,勾勒出了我们银河系的形状,我们银河系属于棒状星系,猜测在数十亿年前由两个大星系相互碰撞融合而成,银河系有110亿年的历史,我们太阳系有46亿年的历史。
银河系相对于人类来说实在太广袤了,但是和可观测宇宙比起来,又是微不足道的,比如:
(1)银河系的姐妹星系——仙女星系,距离地球有254万光年;
(2)天文学上漂亮的南风车星系,距离地球有1500万光年;
(3)哈勃望远镜拍摄到的玫瑰星系,距离地球有3亿光年;
(4)我们的可观测宇宙,直径高达930亿光年呢!
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