光年
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光年

外側の球面は太陽から1光年の位置を表し、内側の小さい球が1光月の位置を表す。左の黄色の線は1月の大彗星(1910年)の軌道
記号ly
長さ
SI9 460 730 472 580 800 m(正確に)
定義光が自由空間を1年間 (365.25 d) に通過する長さ
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光年(こうねん、: light-year、: Lichtjahr、記号 ly[1][2])は、主として天文学で用いられる距離長さ)の単位であり、正確に 9 460 730 472 580 800 m、約9.5兆キロメートルである。1981年まではSI併用単位であった。


目次

1 概要

1.1 光年の換算

1.2 歴史的な値および不正確な値


2 光年スケールの実際

3 光年の扱いに注意すべきこと

4 「光年」を使った距離の表現事例

4.1 宇宙の大きさと光年の理解との関係

4.2 時間の単位であるとの誤解


5 脚注

5.1 注釈

5.2 出典


6 関連項目


概要

1光年は、が自由空間かつ重力場及び磁場の影響を受けない空間を1ユリウス年(365.25 = 31 557 600[3]の間に通過する長さである[4]真空中の光速度は正確に 299 792 458 m/s であるので、1光年は正確に 9 460 730 472 580 800 m である[5]。概数としては、約9.46×1015メートル(約9.46ペタメートル)である。
光年の換算

1 光年

= 9 460 730 472 580 800 m

= 9 460 730 472 580.8 km

= 約 63 241.077 084 au(
天文単位

= 約 0.306 601 pc(パーセク

歴史的な値および不正確な値

距離の単位として、「光年」を初めて使用したのは、ドイツ人のオットー・ウレ(ドイツ語版)である。オットーは1851年の著作、Deutsches Museum: Zeitschrift fur Literatur, Kunst u. Offentliches ..., Volume 1[6]の中で、初めて「lichtjahre」を距離の単位として用いた。なお、フリードリヒ・ヴィルヘルム・ベッセルは1838年にはくちょう座61番星までの距離を、「光が1年間に通過する距離」の10.3倍(最新の観測では11.4光年)であることを見いだしたが、「光年」(ドイツ語ではlichtjahre)という単位を用いたわけではない。

国際天文学連合 (IAU) は1964年に定めた太陽年(ユリウス年とは異なる)と光速の実測値(定義値ではない)を天文定数(英語版)体系に含めており、それを1968年から1983年まで使用していた[7]サイモン・ニューカムは、J1900.0の平均太陽年 31 556 925.9747 暦表秒と光速度 299 792.5 km/s から1光年を 9.460 530×1015 m と計算した(光速度の有効数字7桁で丸めている)。この値がいくつかの最近の文献にも記載されているが[8][9][10]、おそらく1973年の有名な本[11]を参照したものと思われ、この文献は2000年まで改版されていなかった[12]

他の高精度の値は一貫したIAU体系のみからでは導出できない。9.460 536 207×1015 m という不正確な値がいくつかの現代の文献に見られるが[13][14]、平均グレゴリオ年365.2425日(31 556 952秒)と光速度の定義 (299 792 458 m/s) を使って計算したものであろう。9.460 528 405×1015 m という不正確な値もあるが[15][16]、これはJ1900.0の平均太陽年と光速度の定義を使って求めたものであろう。

現在では1光年の値は天文定数からは除外されている[17]
光年スケールの実際

光年は、銀河恒星などの天体までの距離を表するのによく用いられる。キロメートル単位で表すと文字通り「天文学的数字」になるからである。

現在天文学では、恒星までの距離を示すときにはパーセクが用いられる。パーセクは、1天文単位動いたときの視差が1となる距離のことで、1パーセクは約3.26光年となる[4]。パーセクは観測データから簡単に求めることができ、相互参照できることからよく用いられている。しかし、科学者以外の一般大衆の間では、直感的に理解しやすい「光年」の方が広く使われている。

1光年は約63 241天文単位である。光年で示されることの多い距離のものについては記事「1 E15 m」を参照のこと。

光年に関連して、が1日間・1時間・1分間・1秒間に進む距離として光日・光時・光分・光秒という単位も定義できる。1光日は 25 902 068 371 200m、1光時は 1 079 252 848 800 m、1光分は 17 987 547 480 m、1光秒は 299 792 458 m となる。大まかな距離を表すのに1光年の12分の1の光月という単位も時折使われている[18][19]。ただし、光月は月の時間間隔を定めていないので厳密な定義が存在しない[注釈 1]
光年の扱いに注意すべきこと

光年は、かならず時間の経過を考慮する必要がある[注釈 2]ことには注意すべきである。例えば地球からの距離が1光年の星を見る場合、見ている光はその星から1年前に発せられたものであるため、1 年前に 1 光年の距離にあったその星をいま地球で見ていることになる。仮に、たった今その星が何らかの原因で消滅したとしても、地球からはその星の 1 年前の光しか見ることができないため、みかけ上は今後1年間は星がまだ存在しているように“見える”。

大きな赤方偏移が観測されるような非常に遠方の天体の場合、例えば2014年現在最も遠い天体であるMACS0647-JDは赤方偏移 z = 10.7 の値を持ち、距離は 133 億 9200 万光年、ハッブルの法則により地球からは光速の 98.5% にあたる 295,444 km/s で後退しているように“見える”と計算される[注釈 3]。しかし、これはこの天体から133 億 9200 万年前に発せられた光を元に計算されたみかけ上の値(このような距離を光行距離(英語版)、: Light-travel distance という)であり、実際はいま時点では 319 億 3900 万光年の距離(このような距離を共動距離(英語版)、: Comoving Distance という)[注釈 4]にあり、後退速度は実光速の2倍以上にもなる 695,115 km/s である。このようなスケールでの後退速度は実際は計量自体の拡大速度であり、天体自体はこの計量上を光速度以下で運動していて光速不変の原理とは矛盾しない。
「光年」を使った距離の表現事例

光年は恒星間の距離以上に用いる。

1000光年(約306.6パーセク)は "kly"(Kilo Light Year)と略記され、銀河の構造の寸法などを表記するのに用いる場合がある。

100万光年(約30万6600パーセク)は "Mly"(Mega Light Year)と略記され、銀河や銀河団までの距離を表記するのに用いる場合がある。

距離の一覧尺度 (ly)値(冪乗)値具体例
10?940.4×10?9 ly0.0000000404 ly太陽光がの表面で反射して地球の地表に届くまでに1.2秒から1.3秒かかる。月表面と地球表面の距離は平均すると約376 300 kmである。376 300 km ÷ 299 792 458 m/s(光速) ? 1.255 光秒となる。
10?615.8×10?6 ly0.0000158 ly1天文単位太陽地球の距離)。太陽から地球まで進むには、8.3分かかる。つまり、太陽から地球までの距離(1天文単位)は8.3光分である[20]
10?33.2×10?3 ly0.0032 ly地球から最も遠くにある宇宙探査機であるボイジャー1号は、2009年7月12日現在、地球から15.22光時の距離にあり[21]、次に遠いパイオニア10号は13.79光時の距離にある[22]


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