ปีแสง
ปีแสง ( lyหรือlyr [ 3 ] ) เป็นหน่วยความยาวที่ใช้ในการแสดงระยะทางทางดาราศาสตร์และเท่ากับ พอดี9 460 730 472 580 .8 กม . ซึ่งประมาณ 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร หรือ 5.88 ล้านล้านไมล์ ตามที่สหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) กำหนดไว้ ปีแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศในหนึ่งปีจูเลียน (365.25 วัน) [ 2 ]แม้ว่าจะมีคำว่า "ปี" อยู่ด้วย แต่คำนี้เป็นหน่วยของระยะทางไม่ใช่หน่วยของเวลา[ 4 ]
ปีแสงมักใช้ในการแสดงระยะทางไปยังดาวฤกษ์และระยะทางอื่นๆ ใน ระดับ กาแล็กซีโดยเฉพาะใน บริบท ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญและสิ่งพิมพ์วิทยาศาสตร์ยอดนิยม[ 4 ]หน่วยที่ใช้กันทั่วไปในดาราศาสตร์ ระดับมืออาชีพ คือพาร์เซก (pc) ซึ่งมีค่าประมาณ 3.26 ปีแสง[ 2 ]
คำจำกัดความ
ตามที่สหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) กำหนดไว้ ปีแสงคือผลคูณของปีจูเลียน[หมายเหตุ 1 ] (365.25 วัน ซึ่งแตกต่างจากปีเกรกอเรียน 365.2425 วัน หรือ ปีสุริยคติ 365.24219 วันซึ่งทั้งสองเป็นค่าประมาณ) และความเร็วแสง (299 792 458 ม./วินาที ) [หมายเหตุ 2 ]ค่าทั้งสองนี้รวมอยู่ในระบบค่าคงที่ทางดาราศาสตร์ของ IAU (1976)ซึ่งใช้มาตั้งแต่ปี 1984 [ 6 ]จากนี้ สามารถอนุมานการแปลงต่อไปนี้ได้:
1 ปีแสง =9 460 730 472 580 800เมตร (เป๊ะ) ค.9.461 เพตาเมตร ค.9.461ล้านล้าน ( มาตราส่วนสั้น ) กิโลเมตร (5.879ล้านล้านไมล์) ค.63 241 .077 หน่วยดาราศาสตร์ ค.0.306 601พาร์เซก
ตัวย่อที่ IAU ใช้สำหรับปีแสงคือ "ly" [ 2 ]มาตรฐานสากลเช่นISO 80000:2006 (ปัจจุบันถูกแทนที่แล้ว) ใช้ "ly" [ 7 ] [ 8 ]และตัวย่อเฉพาะถิ่นก็พบได้บ่อย เช่น "al" ในภาษาฝรั่งเศส สเปน และอิตาลี (จากannée-lumière , año luzและanno luceตามลำดับ) "Lj" ในภาษาเยอรมัน (จากLichtjahr ) เป็นต้น
ก่อนปี 1984 ปีสุริยคติ (ไม่ใช่ปีจูเลียน) และความเร็วแสงที่วัดได้ (ไม่ใช่กำหนด) ถูกรวมอยู่ในระบบค่าคงที่ทางดาราศาสตร์ของ IAU (1964) ซึ่งใช้ตั้งแต่ปี 1968 ถึง 1983 [ 9 ]ผลคูณของปีสุริยคติเฉลี่ยJ1900.0ของSimon Newcomb31,556,925.9747 วินาทีตามปฏิทินดาราศาสตร์และความเร็วแสง299 792.5 กม./วินาที ก่อให้เกิดระยะทาง หนึ่งปีแสง9.460 530 × 10 15 m (ปัดเศษเป็นตัวเลขสำคัญ เจ็ดหลัก ในความเร็วแสง) ที่พบในแหล่งข้อมูลสมัยใหม่หลายแห่ง[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]น่าจะมาจากแหล่งข้อมูลเก่า เช่นงานอ้างอิงปริมาณทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ปี 1973 ของCW Allen [ 13 ]ซึ่งได้รับการปรับปรุงในปี 2000 รวมถึงค่า IAU (1976) ที่อ้างถึงข้างต้น (ตัดทอนเหลือตัวเลขสำคัญ 10 หลัก) [ 14 ]
ค่าความแม่นยำสูงอื่นๆ ไม่ได้มาจาก ระบบ IAU ที่สอดคล้องกันค่าของ9.460 536 207 × 10 15 ม.ที่พบในแหล่งข้อมูลสมัยใหม่บางแหล่ง[ 15 ] [ 16 ]เป็นผลคูณของปีเกรกอเรียนเฉลี่ย (365.2425 วันหรือ31 556 952 วินาที ) และความเร็วแสงที่กำหนดไว้ (299 792 458 ม./วินาที ) ค่าอีกค่าหนึ่ง9.460 528 405 × 10 15 ม. [ 17 ] คือผลคูณของปีเขตร้อนเฉลี่ย J1900.0 และความเร็วแสงที่กำหนดไว้
คำย่อที่ใช้สำหรับปีแสงและจำนวนทวีคูณของปีแสง ได้แก่:
ประวัติศาสตร์
หน่วยปีแสงปรากฏขึ้นไม่กี่ปีหลังจากที่ฟรี ดริช เบสเซลทำการวัดระยะทางไปยังดาวฤกษ์ดวงอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในปี 1838 ดาวฤกษ์ดวงนั้นคือ61 Cygniและเขาใช้ เครื่องวัดระยะทาง ดวงอาทิตย์ขนาด 160 มิลลิเมตร (6.2 นิ้ว)ที่ออกแบบโดยโจเซฟ ฟอน ฟราวน์โฮเฟอร์หน่วยที่ใหญ่ที่สุดที่ใช้ในการแสดงระยะทางในอวกาศในเวลานั้นคือหน่วยดาราศาสตร์ซึ่งเท่ากับรัศมีวงโคจรของโลกที่150 ล้านกิโลเมตร (93 ล้านไมล์)ในแง่ของหน่วยนี้ การคำนวณทางตรีโกณมิติโดยอิงจากพารัลแลกซ์ ของ 61 Cygni ที่ 0.314 อาร์คเซคอนด์ แสดงให้เห็นว่าระยะทางไปยังดาวฤกษ์ดวง นี้คือ660,000 หน่วยดาราศาสตร์ (9.9 × 10¹³ กิโลเมตร; 6.1 × 10¹³ ไมล์)เบสเซลกล่าวเสริมว่าแสงใช้เวลา 10.3 ปีในการเดินทางผ่านระยะทางนี้[ 23 ]เขาตระหนักว่าผู้อ่านของเขาจะชื่นชอบภาพในใจเกี่ยวกับเวลาเดินทางโดยประมาณของแสง แต่เขาละเว้นจากการใช้ปีแสงเป็นหน่วย เขาอาจต่อต้านการแสดงระยะทางเป็นปีแสงเพราะมันจะลดความแม่นยำของข้อมูลพารัลแลกซ์ของเขาเนื่องจากการคูณด้วยพารามิเตอร์ที่ไม่แน่นอนของความเร็วแสง
ในปี ค.ศ. 1838 ยังไม่ทราบความเร็วแสงอย่างแน่ชัด การประมาณค่าความเร็วแสงเปลี่ยนแปลงไปในปี ค.ศ. 1849 ( ฟิโซ ) และ ค.ศ. 1862 ( ฟูโก ) ในเวลานั้น ความเร็วแสงยังไม่ถูกพิจารณาว่าเป็นค่าคงที่พื้นฐานของธรรมชาติ และการแพร่กระจายของแสงผ่านอีเธอร์หรืออวกาศยังคงเป็นปริศนา
หน่วยปีแสงปรากฏขึ้นในปี พ.ศ. 2394 ในบทความดาราศาสตร์ยอดนิยมของเยอรมันโดยOtto Ule [ 24 ] Ule อธิบายความแปลกประหลาดของชื่อหน่วยระยะทางที่ลงท้ายด้วย "ปี" โดยเปรียบเทียบกับชั่วโมงเดิน ( Wegstunde )
หนังสือดาราศาสตร์ยอดนิยมของเยอรมันร่วมสมัยเล่มหนึ่งยังสังเกตเห็นว่าปีแสงเป็นชื่อที่แปลก[ 25 ]ในปี พ.ศ. 2411 วารสารภาษาอังกฤษระบุว่าปีแสงเป็นหน่วยที่ชาวเยอรมันใช้[ 26 ]เอ็ดดิงตันเรียกปีแสงว่าเป็นหน่วยที่ไม่สะดวกและไม่เกี่ยวข้อง ซึ่งบางครั้งก็แทรกซึมจากการใช้งานทั่วไปไปสู่การวิจัยทางเทคนิค[ 27 ]
แม้ว่านักดาราศาสตร์สมัยใหม่มักจะนิยมใช้หน่วยพาร์เซกแต่หน่วยปีแสงก็ยังเป็นที่นิยมใช้ในการวัดระยะทางของอวกาศระหว่างดวงดาวและระหว่างกาแล็กซีเช่นกัน
การใช้คำศัพท์
ระยะทางที่แสดงในหน่วยปีแสงนั้นรวมถึงระยะทางระหว่างดาวฤกษ์ที่อยู่ในบริเวณเดียวกัน เช่น ดาวฤกษ์ที่อยู่ในแขนกังวลหรือกระจุกดาวทรง กลมเดียวกัน กาแล็กซีเองมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ไม่กี่พันถึงหลายแสนปีแสง และอยู่ห่างจากกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซี ข้างเคียง หลายล้านปีแสง ระยะทางไปยังวัตถุต่างๆ เช่นควอซาร์และกำแพงใหญ่สโลนนั้นมีระยะทางหลายพันล้านปีแสง
| มาตราส่วน (ly) | ค่า | รายการ |
|---|---|---|
| 10 −9 | 4.04 × 10 −8 ly | แสงอาทิตย์ที่สะท้อนจาก พื้นผิว ดวงจันทร์ใช้เวลา 1.2–1.3 วินาทีในการเดินทางมาถึงพื้นผิวโลก (โดยประมาณ)350,000ถึง400,000 กิโลเมตร ) |
| 10 −6 | 1.58 × 10 −5 ly | หนึ่งหน่วยดาราศาสตร์ (ระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลก) แสงต้องใช้เวลาประมาณ 499 วินาที (8.32 นาที) ในการเดินทางระยะทางนี้[ 28 ] |
| 1.27 × 10 −4 ly | ยานสำรวจฮอยเกนส์ลงจอดบนไททันนอกชายฝั่งดาวเสาร์และส่งภาพจากพื้นผิวของไททัน ซึ่งอยู่ ห่างจากโลก 1.2 พันล้านกิโลเมตร | |
| 5.04 × 10 −4 ly | ยานนิวฮอไรซันส์โคจรเข้าใกล้ดาวพลูโตในระยะห่าง 4.7 พันล้านกิโลเมตร และการสื่อสารใช้เวลา 4 ชั่วโมง 25 นาทีจึงจะมาถึงโลก | |
| 10 −3 | 2.04 × 10 −3 ly | ยานสำรวจอวกาศที่อยู่ไกลที่สุดคือวอยเอเจอร์ 1ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 18 ชั่วโมงแสง (130 หน่วยดาราศาสตร์, 19.4 พันล้านกิโลเมตร, 12.1 พันล้านไมล์) ณ เดือนตุลาคม 2557[ 29 ] จะใช้เวลาประมาณ17,500 ปี ในการเดินทางไป ถึงหนึ่งปีแสง ด้วยความเร็วปัจจุบันประมาณ 17 กิโลเมตรต่อวินาที (38,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (61,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 12 กันยายน 2013 นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ประกาศว่าVoyager 1ได้เข้าสู่ อวกาศ ระหว่างดวงดาว เมื่อวันที่ 25 สิงหาคม 2012 กลายเป็นวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นชิ้นแรก ที่ออกจากระบบสุริยะ[ 30 ] |
| 2.28 × 10 −3 ly | ยานวอยเอเจอร์ 1ณ เดือนตุลาคม 2018 อยู่ห่างจากโลกเกือบ 20 ชั่วโมงแสง (144 หน่วยดาราศาสตร์, 21.6 พันล้านกิโลเมตร, 13.4 พันล้านไมล์) | |
| 10 0 | 1.6 × 10 0 ปีแสง | เมฆออร์ตมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสองปีแสง ขอบเขตด้านในของมันคาดว่าจะอยู่ที่50,000 หน่วยดาราศาสตร์ ≈ 0.8 ปี แสงโดยมีขอบนอกอยู่ที่100,000 หน่วยดาราศาสตร์ ≈ 1.6 ปีแสง |
| 2.0 × 10 0 ly | ระยะทางสูงสุดโดยประมาณที่วัตถุสามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์ ได้ ( ทรงกลมฮิลล์ / ทรงกลมโรช )(125,000หน่วยดาราศาสตร์ )ถัดจากนี้คือสสารระหว่างดาวฤกษ์ ที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ใน อดีต | |
| 4.24 × 10 0 ly | ดาวฤกษ์ที่รู้จักใกล้ที่สุด(นอกเหนือจากดวงอาทิตย์) คือ Proxima Centauriซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 4.24 ปีแสง[ 31 ] [ 32 ] | |
| 8.6 × 10 0 ปีแสง | ดาว ซิริอุสดาวที่สว่างที่สุดในท้องฟ้ายามค่ำคืน มีมวลเป็นสองเท่าและสว่าง กว่า ดวงอาทิตย์ถึง 25 เท่า เนื่องจากอยู่ใกล้กว่า จึงส่องสว่างกว่าดาวดวงอื่นๆ ที่สว่างกว่า | |
| 1.19 × 10 1 ly | Tau Ceti eเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อาจเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่อาศัยได้ มีมวลมากกว่าโลก 6.6 เท่า และอยู่ตรงกลางเขตที่อยู่อาศัยได้ของดาวฤกษ์Tau Ceti [ 33 ] [ 34 ] | |
| 2.05 × 10 1 ly | Gliese 581เป็นดาวแคระแดงที่มีดาวเคราะห์นอกระบบหลายดวงที่สามารถตรวจจับได้ | |
| 3.1 × 10² ปี แสง | ดาวคาโนปัสสว่างเป็นอันดับสองในท้องฟ้าโลก รองจากดาวซิริอุส ซึ่งเป็นดาวยักษ์สว่าง ประเภท A9สว่างกว่าดวงอาทิตย์ถึง10,700เท่า | |
| 10 3 | 1.56 × 10³ ปี แสง | ไกอา BH1 ซึ่ง เป็นหลุมดำที่อยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่รู้จัก อยู่ห่างออกไปประมาณอยู่ห่างออกไป 1560ปีแสง |
| 3.3 × 10³ ly | A0620-00ซึ่งเป็นหลุมดำ ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นอันดับที่ห้า อยู่ ห่างออกไปประมาณอยู่ห่างออกไป 3300ปีแสง | |
| 2.6 × 10⁴ ly | ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกอยู่ห่างออกไปประมาณห่างออก ไป 26,000ปีแสง[ 35 ] [ 36 ] | |
| 1 × 10 5 ly | ทางช้างเผือกมีขนาดประมาณ...มี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100,000ปีแสง | |
| 1.65 × 10⁵ ปี แสง | R136a1ในเมฆแมเจลแลนใหญ่เป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดเท่าที่รู้จัก โดยมีความสว่างมากกว่าดวงอาทิตย์ ถึง 8.7 ล้านเท่า มีความสว่างปรากฏ 12.77 สว่างกว่า 3C 273เพียง เล็กน้อย | |
| 10 6 | 2.5 × 10⁶ ปี แสง | กาแล็กซีแอนโดรเมดาอยู่ห่างออกไปประมาณ 2.5 ล้านปีแสง |
| 3 × 10 6 ly | กาแล็กซีไตรแองกูลัม ( M33 ) ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 3 ล้านปีแสง เป็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า | |
| 5.9 × 10 7 ly | กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้ที่สุดคือกระจุกกาแล็กซีเวอร์โกซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 59 ล้านปีแสง | |
| 1.5 × 10 8 –2.5 × 10⁸ ปี แสง | กลุ่มดาวฤกษ์มหาแอกเตอร์อยู่ห่างออกไปในระยะทางระหว่าง 150 ถึง 250 ล้านปีแสง (โดยตัวเลขหลังเป็นค่าประมาณล่าสุด) | |
| 10 9 | 1.2 × 10⁹ ปี แสง | กำแพงเมืองจีนสโลน (อย่าสับสนกับกำแพงเมืองจีนและHer–CrB GW ) ได้รับการวัดว่าอยู่ห่างออกไปประมาณหนึ่งพันล้านปีแสง |
| 2.4 × 10⁹ ปี แสง | 3C 273 เป็น ควาซาร์ที่สว่างที่สุดในเชิงแสงมีความสว่างปรากฏ 12.9 สว่างน้อยกว่าR136a1 เล็กน้อย 3C 273 อยู่ห่างออกไปประมาณ 2.4 พันล้านปีแสง | |
| 1.353 × 10 10 ly -3.38 × 10 10 ly | MoM-z14เป็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดที่ได้รับการยืนยันค้นพบ ณ ปี 2025 โดยมีค่าความสว่างปรากฏ 20.2 อยู่ ห่างออกไปประมาณ 13.53 พันล้านปีแสงในระยะทางที่แสงเดินทางและ 33.8 พันล้านปีแสงใน ระยะทาง ที่แท้จริง | |
| 4.57 × 10 10 ly | ระยะทางร่วมเคลื่อนที่จากโลกไปยังขอบของเอกภพที่มองเห็นได้นั้นประมาณ 45.7 พันล้านปีแสงในทุกทิศทาง นี่คือรัศมี ร่วมเคลื่อนที่ ของเอกภพที่สังเกตได้ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอายุของเอกภพที่กำหนดโดยรังสีพื้นหลังของจักรวาลดูที่นี่สำหรับเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นไปได้ |
หน่วยที่เกี่ยวข้อง
ระยะห่างระหว่างวัตถุภายในระบบดาวฤกษ์มักมีขนาดเล็กมาก เทียบเท่ากับเศษส่วนเล็กน้อยของปีแสง และมักแสดงในหน่วยดาราศาสตร์ (AU ) อย่างไรก็ตาม สามารถสร้างหน่วยความยาวที่เล็กกว่าได้โดยการคูณหน่วยเวลาด้วยความเร็วแสง ตัวอย่างเช่น วินาทีแสงซึ่งมีประโยชน์ในทางดาราศาสตร์ โทรคมนาคม และฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพ มีค่าเท่ากับ 0.5 Ø พอดี299 792 458เมตรหรือ 1 /31,557,600 ของปีแสง หน่วย ต่างๆเช่น นาทีแสง ชั่วโมงแสง และวันแสง บางครั้งถูกใช้ในวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเดือนแสง ซึ่งประมาณหนึ่งในสิบสองของปีแสง ก็ถูกใช้เป็นครั้งคราวสำหรับการวัดโดยประมาณเช่นกัน [ 37 ] [ 38 ]ท้องฟ้าจำลองเฮย์เดนระบุเดือนแสงอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นว่าเป็นเวลาเดินทางของแสง 30วัน[ 39 ]
แสงเดินทางได้ประมาณหนึ่งฟุตในหนึ่งนาโนวินาทีคำว่า "ฟุตแสง" บางครั้งถูกใช้เป็นหน่วยวัดเวลาที่ไม่เป็นทางการ[ 40 ]
ดูเพิ่มเติม
- 1 เพตาเมตร (ตัวอย่างระยะทางในระดับหนึ่งปีแสง)
- โปรโตคอลไอน์สไตน์
- ความยาวฮับเบิล
- ลำดับขนาด (ความยาว)
หมายเหตุ
ลิงก์ภายนอก
ความหมายของคำว่า " ปีแสง"ในพจนานุกรมวิกิพีเดีย