談?wù)効臻g的尺度

中國(guó)農(nóng)業(yè)的學(xué)應(yīng)用物理系

讀者趙藝婷問(wèn)：“老師在課堂上說(shuō)光年是一個(gè)長(zhǎng)度單位，那么，它和另一個(gè)長(zhǎng)度單位即天文單位有何關(guān)系？此外，是否還有更大的長(zhǎng)度單位？”這位同學(xué)說(shuō)得很對(duì)，光年是一個(gè)長(zhǎng)度單位，它定義為光在真窄中傳播一年所行的距離，稱(chēng)為1個(gè)光年，其符號(hào)為“l(fā).y.”.我們知道光在真空中的傳播速度約為每秒30萬(wàn)千米（精確值為299792.458km/s），所以1l.y.=9.46xl0'2km≈l016m.

由于大多數(shù)天體之間的距離非常遙遠(yuǎn)，若用“km”作為單位來(lái)表示它們之間的距離，數(shù)字會(huì)顯得很大，使用起來(lái)極不方便.例如，距我們大陽(yáng)系最近的一顆恒星是比鄰星，距地球約為4.Oxl013km.這不僅寫(xiě)起來(lái)麻煩，而且不易讀.如果用光年表示這個(gè)距離就顯得小多了，它為4.24l.y..牛郎星距地球約為161.y.，織女星距地球約為27l.y.，而牛郎星與織女星相距約為14l.y..以上所說(shuō)的比鄰星、牛郎星和織女星均屬于銀河系內(nèi)的恒星.

比光年大的單位為“秒差距”，其符號(hào)為“pc”.1pc=3.262l.y.，或者說(shuō)11.v.≈0.3 pc.我們?nèi)祟?lèi)所處的太陽(yáng)系是銀河系中的很小一部分，銀河系的直徑約為2.5 x103pc.距銀河系最近的星系（小麥哲倫云）與銀河系的距離約為5xl04pc.根據(jù)當(dāng)前的觀測(cè)技術(shù)，可測(cè)宇宙范圍約為1.5xl010l.y.（約1.42xl026m）.

太陽(yáng)系是銀河系中的很小一部分.所以太陽(yáng)系內(nèi)天體間的距離常用比光年小的單位，即天文單位，其符號(hào)為“AU”，它定義為太陽(yáng)與地球之間的距離，1AU≈1.5xlollm.lAU大約是地球半徑（6374km）的2萬(wàn)余倍，

以上敘述的都是天文學(xué)上的空間大尺度單位.在人類(lèi)科學(xué)研究的領(lǐng)域還有許多極小的空間尺度.例如，細(xì)菌或典型的真核細(xì)胞的直徑為10-5m的數(shù)量級(jí).細(xì)胞的最小直徑為10-7m，它比原子的直徑l0-lom大3個(gè)數(shù)量級(jí).而原子核的直徑比原子小4—5個(gè)數(shù)量級(jí)，即原子核直徑為10-14～10-15m.原子核由核子（質(zhì)子和中子）組成，核子直徑和原子核直徑有相同的數(shù)量級(jí).

由以上的敘述可看出，人們所研究的對(duì)象最小的空間尺度為10-15m，而最大的空間尺度為1.42x1026m，其間從10-15m經(jīng)過(guò)loom到1026m，共有42個(gè)數(shù)量級(jí).endprint