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一公里是多少光年?一个极小的数,以及如何把 km 换算成 ly

光年是夜空的量尺,公里是道路的量尺。把二者并排放在一起,是天文学家展示人类的距离在宇宙尺度上有多么渺小的方式。前往月球的 384,400 km 的旅程、横跨大洋的 10,000 km 的航班、一艘已飞行 25 十亿公里的航天器:每一个都只是一光年的极小一部分。要恰当地表示这样的数字,您必须把 km 换算成 ly,本页在您键入时就为您完成,并在数字小到无法按常规方式印出时使用科学计数法。

这个转换是除以约 9.46 万亿,所以结果很小,最好用十的幂来读。一公里大约是 1.057 乘以十的负十三次方光年。这个数字是正确的,但难以感受,所以下面各节还给出了来自太阳系的比较和示例。您会看到规则、演算案例、对每个单位的介绍、一次比较、一场转换派上用场的地方的巡礼,以及一份常见错误的清单。

如何把 km 换算成 ly:除以 9.4607 万亿

系数

一光年是光在真空中一个 365.25 天的儒略年里行进的距离,即 9,460,730,472,580.8 km。要把 km 换算成 ly,把公里数除以 9.4607 乘以十的十二次方。等价地,乘以 1.057 乘以十的负十三次方。所以 1 km 是 1.057e-13 ly,1,000 km 是 1.057e-10 ly,一百万公里是 1.057e-7 ly。

示例

月球在 384,400 km 处,距离是 4.06e-8 ly,即 1.28 光秒。太阳在 149.6 百万 km 处,是 1.58e-5 ly,即 8.3 光分。海王星在 4.5 十亿 km 处,是 4.76e-4 ly,约 4.2 光时。飞行了 25 十亿 km 的航天器已经走过 2.64e-3 ly。

读懂科学计数法

记法 1.057e-13 意思是 1.057 乘以十的负十三次方,即一个小数点后跟十二个零再接 1057。您可以把它读作小数点的位置:指数负十三说的是把小数点向左移十三位。比较指数就能比较大小:e-8 比 e-11 大一千倍。

一个捷径

要心算把 km 换算成 ly,除以十万亿,再加百分之六。这个和足够接近,可作快速估算:1 十亿 km 除以 10 万亿是 1e-4 ly,加上百分之 6 是 1.06e-4,与精确的 1.057e-4 相比。

公里

地球上的距离

公里是一千米,是世界上大多数地方公路、航班和地理的标准距离单位。地球赤道周长为 40,075 km;月球约在 384,000 km 之外;太阳距我们 150 百万 km,这个距离称为一个天文单位。

公里的局限

在太阳系之外,公里变得笨重。最近的恒星约在 40 万亿 km 之外,这是一个十四位的数字,没有尺度的话几乎什么也告诉不了您。因此天文学家更换单位:先换成天文单位,然后是光年和秒差距。

光年

是距离而不是时间

尽管名字如此,光年度量的是距离,而不是时间。它是光以每秒 299,792.458 km 在一年里走过的距离。天文学家用恰好 365.25 天、每天 86,400 秒的儒略年来定义它,得出 9,460,730,472,580.8 km。

在哪里使用

光年在大众天文学和科学新闻中很常见。专业的天文学家更喜欢秒差距(约 3.26 光年)和天文单位。对于恒星、星系和宇宙的大小,光年给出的数字,普通读者可以把它想象成光的行进时间。

公里与光年的比较

一光年是一公里的 9.46 万亿倍。如果一公里是一步,那么一光年就是 9.46 万亿步,这是谁也走不完的路程。这十三个数量级的差别,就是从公里换算会产生小数点后有许多零的数字的原因。

地球上或附近的一切用公里,恒星用光年。在两者之间,天文单位便于描述行星。作为比较,您可以用光行时间描述距离:月球在 1.3 光秒之外,太阳在 8.3 光分之外。

您在哪里会用到它

太空任务

1977 年发射的旅行者 1 号是离我们最远的人造物体,距地球超过 24 十亿 km,约 2.6e-3 ly,即大约 22 光时。即使以每秒 17 km 飞行了近半个世纪,它走过的距离也不到一光年的千分之三。

科学教学

老师们常要求学生把到月球或太阳的距离从 km 换算成 ly。结果是以科学计数法表示的极小的数,揭示了宇宙距离相对地球距离是多么渺小。

科幻小说

作家用光年描述恒星之间的旅行。与一光年即 9.46 万亿 km 的旅程相比,一百万公里的行程只是一跳。想核对星舰一次跳跃走多远的读者,可以用“把 km 换算成 ly”的计算来看一看。

数据工作

天文星表用许多单位存储距离。研究人员可能需要先把一列以公里计的数据换成光年,再把它与恒星距离作图。科学计数法避免丢失数字。

光行时间

以延迟表示的距离

由于光每秒走过 299,792 km,任何以公里计的距离除以这个速度,就得到以秒计的光行时间。来自月球的信号需要 1.28 秒;来自火星,依轨道不同需要 3 到 22 分钟;来自木星需要 35 到 52 分钟;来自海王星需要 4 小时。一光年是对应于一年延迟的距离。

为什么这有帮助

用光行时间交谈,能让人体会太空通信中的延迟。发给位于 1e-3 ly 处的探测器的指令大约需要九小时才能到达,这影响着任务如何控制。

光年的历史

测量第一颗恒星

1838 年,天文学家弗里德里希·贝塞尔测量了天鹅座 61 的视差,得出约 10 光年的距离。这是对恒星距离的首次直接测量,它表明恒星远得难以想象。

单位的诞生

光年一词出现于 19 世纪,在 20 世纪变得流行。它的方便之处在于,把距离与人人都知道的概念,即光速,联系了起来。

常见的误解

把光年当作时间

许多人以为光年度量时间。它度量的是距离。一颗 10 光年之外的恒星,并不需要 10 年才能让它的光跨过一道缺口;它的光确实要 10 年才到达,但所陈述的量是距离。

超光速

科幻小说常说一天内旅行许多光年。以已知的物理学,这是不可能的。任何真实的探测器,每光年都要花一年以上。

一万亿公里有多大?

弄懂 10 的 12 次方

一万亿 km 是 6,685 AU,或 0.106 ly。光走过这段距离需要 38.6 天。因此一光年里的公里数大约是那些万亿中的 9.46 个。把光年想成九个半一万亿公里的捆。

从万亿往下

十亿 km 是它的 1/1000,光需要 55.6 分钟。一百万 km 是 3.3 光秒。这样的阶梯帮助您把任何公里数放到宇宙尺度上。

从头到尾的演算示例

火星最近时的距离

在最近时,火星约在 54.6 百万 km 之外。要把 km 换算成 ly,除以 9.4607e12:5.77e-6 ly,光行时间 3 分钟。在最远时,401 百万 km,是 4.24e-5 ly,22 分钟。

到冥王星的距离

冥王星距太阳平均 5.9 十亿 km,约 6.2e-4 ly,5.5 光时。新视野号探测器用了九年半才于 2015 年到达那里。

为什么天文学家不止步于公里

用更大单位的理由

任何单位都有一个它显得自然的范围。米适合房间,公里适合国家,天文单位适合行星系,光年适合恒星的邻域。当您把 km 换算成 ly 时,您是一下子跨过了其中几个范围,这解释了结果为何如此之小。这不是出错的迹象;而是公里对这个问题来说是错误量尺的迹象。

为您自己的文字选择单位

如果您在写文章,请挑选关键数字落在大约 0.1 到 1,000 之间的单位。到月球的距离最容易写成 384,000 km 或 1.3 光秒;到比邻星的距离写成 4.2 光年。每当读者可能想要两者时,就用本页的“把 km 换算成 ly”的计算在它们之间转换。

带答案的练习题

三道题

第一,一颗彗星距太阳 3 十亿 km。除以 9.4607e12 得 3.17e-4 ly,约 2.8 光时。第二,一颗卫星在 36,000 km 的轨道上运行。以光年计是 3.8e-9,它的信号单程需要 0.12 秒。第三,一枚火箭三天飞行 1 百万 km;它的平均速度是 3.86 km/s,是光速的 1.3e-5。

如何使用它们

先在纸上做每道题,然后与本页核对。如果您的指数相差一,您大概是把小数点放错了位置。如果尾数不同,请检查除法。用您自己的数字重复,直到这个规律变得自然。

太阳系的大小

以光行时间计的行星

水星距太阳 3 光分,地球 8.3,木星 43,土星 80,天王星 2.7 小时,海王星 4.2 小时。以光年计,海王星是 4.76e-4。日球层顶,即太阳影响的边缘,位于约 120 AU,约 1.9e-3 ly。

奥尔特云

假设中的奥尔特云延伸到也许 100,000 AU,即 1.6 ly,15 万亿 km。人们认为长周期彗星起源于这一区域。它表明仅仅一光年就已围住了太阳的引力领地。

最近的恒星

以公里和光年计的距离

比邻星在 4.24 ly 之外,约 4.0e13 km。南门二 A 和 B 是 4.37 ly,4.1e13 km。夜空中最亮的恒星天狼星是 8.6 ly,8.1e13 km。反过来从公里算,4e13 km 是 4.2 ly。

飞向比邻星的探测器

以旅行者号每秒 17 km 的速度,走完 4e13 km 需要约 75,000 年。突破摄星之类的项目研究由激光推动的微小帆,以把行程缩短到几十年。

银河系及更远处

银河系的距离

银河系横跨大约 100,000 ly,即 9.5e17 km。太阳距中心约 26,000 ly,即 2.5e17 km。仙女座星系在 2.5 百万 ly 之外,即 2.4e19 km。

为什么没人换算回去

在这样的尺度上,公里毫无意义:数字有十八位或更多位数,无法理解。光年才是自然的单位,公里数字只用作核对。

与光年相关的单位

天文单位与秒差距

一天文单位是 149,597,870.7 km,所以一光年是 63,241 AU。一秒差距是 3.0857e13 km,即 3.26 ly。把公里换算成秒差距需要除以 3.0857e13。了解这些关系,有助于您在使用不同单位的教科书之间转换。

光秒、光分与光时

一光秒是 299,792 km,一光分 17.99 百万 km,一光时 1.079 十亿 km,一光日 25.9 十亿 km。这些较小的台阶使太阳系比用公里更易于描述。

书写极小的数

科学计数法与小数

印出 0.0000000000001057 容易出错。科学计数法,1.057e-13 或 1.057 乘以 10 的负 13 次方,紧凑而精确。电子表格和计算器接受带 E 的形式。

有效数字

按您数据的精度舍入。已知到三位的距离 384,000 km,给出 4.06e-8 ly,同样是三位。多余的数字暗示了月球并不具备的精度。

浮点数与精度

计算器做什么

计算器和计算机用约 15 位有效数字存储数。从公里到光年的转换在该精度之内是安全的。风险出现在您把几乎相等的数相减,或把许多步骤串联起来时,因为舍入会累积。

良好做法

把完整的系数 9.4607304725808e12 存在一个命名单元格中,而不是舍入后的副本。当您分享结果时,说明您使用的系数,以便别人能复现。

电子表格公式

公式

要对一列把 km 换算成 ly,把公里放在 A 列,在 B 列输入 =A2/9.4607304725808E12。把单元格设置为科学计数格式,保留三位小数。反过来则乘以同一个系数。

核对

用 9.4607304725808E12 km 测试:结果必须恰好是 1。如果不是,说明公式或格式有错。

教授天文尺度

比例模型

把太阳表示为一个 10 cm 的球。在这个比例下,地球是 10 m 之外的一粒微尘,海王星在 300 m 之外,比邻星约在 2,900 km 之外。这个模型使行星与恒星之间的鸿沟变得具体。

课堂练习

请学生计算模型中各距离的光年当量,然后与公里数比较。指数的规律显示了尺度的跳跃。

把 km 换算成 ly 的更多数值

更长的换算列表

如果您需要的数值不在第一个列表里,下面这些进一步的换算也许足够接近,可以直接读取:

• 0.1 km = 0.00000000000001057 ly
• 0.5 km = 0.00000000000005285 ly
• 3 km = 0.0000000000003171 ly
• 4 km = 0.0000000000004228 ly
• 7 km = 0.000000000000739901 ly
• 15 km = 0.0000000000015855 ly
• 20 km = 0.000000000002114 ly
• 75 km = 0.00000000000792751 ly
• 200 km = 0.00000000002114 ly
• 500 km = 0.00000000005285 ly
• 2,000 km = 0.0000000002114 ly
• 10,000 km = 0.000000001057 ly

把 km 换算成 ly 时的错误

该除的时候乘了

光年是较大的单位,所以答案是较小的数。如果结果巨大,说明您做了乘法。

丢了指数

1.057e-13 不是 1.057。每一步都要带着指数。

混用单位

在一个公式中,不要在没有先换算的情况下把公里与英里或天文单位混在一起。

快速回答

一光年有多少公里?

约 9.46 万亿。

我如何把 km 换算成 ly?

把公里数除以 9.4607e12。

1 百万 km 以光年计是多少?

约 1.057e-7 ly。

转换是精确的吗?

光年是由儒略年和光速定义的,所以系数在所给的位数内是精确的。

我的数字会离开我的设备吗?

不会。计算在您的浏览器中运行。

相关页面与最后的话

如果您处理长度,这些转换就在手边:把 km 换算成 m、把 km 换算成 mi、把 °C 换算成 °F、把 °F 换算成 °C、把 L 换算成 gal、把 gal 换算成 L、把 m² 换算成 mm²、把 °R 换算成 K、把 Pa 换算成 bar。本页的反向是把 ly 换算成 km。

总之,要把 km 换算成 ly,除以 9.46 万亿,用科学计数法读出答案,并只保留您的数据所能支持的位数。您的数字留在您的设备上:什么都不会上传,也无需账户。