#
Vidden av det universum som vi är en del av kan inte mätas med de enheter som vi vanligtvis använder här på jorden. Naturligtvis talar vi om rymden i högsta grad, som är hemvist för en obeskrivlig mängd himlakroppar som är praktiskt taget omöjliga att kvantifiera med vetenskaplig precision. Ur detta behov föddes ljusåret, ett avståndsmått som vanligtvis används inom astronomin för att uttrycka avstånd till (och mellan) himmelsobjekt som befinner sig utanför solsystemet.
Detta innebär att det är särskilt lämpligt för avstånd på en interstellär skala, vilket är otänkbart för oss som har en uppfattning om tid och rum som är begränsad till vår planet. Därför ska vi nu tillsammans ta reda på den exakta definitionen av ett ljusår, och framför allt hur mycket det motsvarar om vi skulle översätta det till kilometer. Vi kommer också att utforska andra måttenheter som ofta används av astronomer för att få en komplett bild av de mest giltiga verktygen i det ständigt pågående studiet av universum och dess extraordinära hemligheter.
Vad är ett ljusår
Ljusåret, som förkortas ly eller al, är ett mått på avstånd som används inom astronomin. Det motsvarar den sträcka som ljuset färdas i ett vakuum under ett jordår. Alternativt kan vi säga att det motsvarar den sträcka som ett föremål skulle färdas om det färdades med samma hastighet som ljuset i ett vakuum, dvs. nästan 300 000 kilometer per sekund, under ett tropiskt år, dvs. 365 dagar, 5 timmar, 48 minuter och 46 sekunder.
Det är den danske astronomen Ole Rømer som på 1600-talet antog att ljuset hade en enorm men inte oändlig hastighet, vilket man felaktigt trodde fram till dess. Det var han som exakt definierade ljusets hastighet 1676, när han arbetade vid det kungliga observatoriet i Paris som vid den tiden leddes av Giovanni Domenico Cassini.
För att återgå till ljusåret finns det en exakt definition från IAU, Internationella astronomiska unionen, som lyder: "Ljusåret är den sträcka som en foton färdas i tomt utrymme i avsaknad av gravitations- eller magnetfält under ett julianskt år". För fullständighetens skull bör det klargöras att ett julianskt år har en längd på 365,25 dagar, som i genomsnitt består av 86 400 sekunder vardera, vilket motsvarar totalt 31 557 600 sekunder.
Det finns dock andra måttenheter för längder som är kopplade till ljusåret, verkliga submultiplar som ljusmånad, ljusvecka, ljusdag, ljustimme, ljusminut och ljussekund. Även om de inte är särskilt vanliga, erhålls de genom att man tar hänsyn till den sträcka som ljuset färdas på en viss tidsenhet. För att ge några exempel: Jordens avstånd till månen motsvarar ungefär 1,282 ljussekunder, medan vår planets avstånd till solen motsvarar 8 ljusminuter.
Hur mycket är ett ljusår
Ljusåret är, i motsats till vad man kan tro vid denna tidpunkt och i förhållande till dess namn, som kan vara vilseledande! är dock inte en tidsmåttsenhet, och än mindre en enhet för mätning av ljusets "kvantitet", utan endast av den sträcka som den elektromagnetiska strålningen, ljuset i sig, färdas i ett vakuum under ett år. I vilket fall som helst är det helt korrekt att hävda att den direkta observationen av en himlakropp som befinner sig ett visst antal ljusår bort kan visa oss samma himlakropp som den var för samma antal år sedan, och inte vid den exakta tidpunkten för observationen.
Om vi går in på tekniska detaljer är ett ljusår exakt lika med ungefär 9 460 730 472 581 kilometer. 9 460 miljarder km, om denna mycket långa siffra skulle "skrämma" oss, eller ungefär 63 241 gånger avståndet mellan jorden och solen, den så kallade astronomiska enheten. Då förstår du att vi har att göra med ett enormt avstånd i mänsklig skala, som motsvarar mer än 236 miljoner gånger jordens omkrets och som beräknas utifrån ljusets hastighet i vakuum (c).
Med tanke på att detta motsvarar 299 792,458 kilometer per sekund, ges värdet av ett ljusår med följande formel: 299 792,458 km/s - 355,25 d - 86 400 s/d ≃ 9 461 - 10^12 km. För att få en ännu mer konkret uppfattning motsvarar avståndet mellan solen och jorden ungefär 8,3 ljusminuter, där en ljusminut är den sträcka som ljuset färdas i vakuum under en minut.
Vi bör därför fråga oss hur snabbt vi kan täcka avståndet på 9 460 miljarder km i dag. För att svara på detta måste vi veta att flykthastigheten från jorden är cirka 40 000 km/h. Genom att utnyttja slungeleffekten av våra sonder som flyger runt olika planeter kan vi skicka upp en rymdfarkost i upp till 60 000 km/h, och till och med över 80 000 km/h, som i det berömda fallet med New Horizons. En snabb beräkning visar att det skulle ta oss ungefär 13 500 jordår att färdas ett ljusår med 80 000 kilometer i timmen.
Konkreta exempel på ljusår
När vi nu har gett en definition av ett ljusår och klargjort hur mycket ett ljusår motsvarar i kilometer, 9 460 miljarder km, är det lämpligt att ge några konkreta exempel för att ytterligare kvantifiera denna unika och användbara måttenhet. För det första tar det ungefär 1,28 sekunder för ett ljusår att täcka avståndet mellan jorden och månen. På en skala där jorden har en diameter på 1 cm skulle ett ljusår dessutom motsvara ett avstånd på 7 423,80 km.
Och vi vet att det tar ljuset ungefär 8,33 minuter, eller 8 minuter och 20 sekunder, att färdas från solen till vår planet. Dessutom motsvarar en ljustimme ungefär 1,08 miljarder kilometer, vilket är ungefär avståndet mellan solen och Saturnus, medan den närmaste stjärnan till jorden förutom solen är Proxima Centauri, som ligger 4,23 ljusår bort.
Vår galax, Vintergatan, har en diameter på ungefär 100 000 ljusår. Den största galaxen som ligger närmast vår galax är Andromedagalaxen, som finns på ett avstånd av 2,5 miljoner ljusår. Dessutom har forskarna observerat att lokalgruppen har en diameter på cirka 10 miljoner ljusår och att den närmaste kvasarstjärnan till jorden, känd som 3C 273, ligger cirka 3 miljarder ljusår bort.
Då det allmänt antas att Big Bang inträffade för cirka 14 miljarder år sedan, skulle det observerbara universum, som antas vara sfäriskt till formen och som inte expanderar, ha en radie på cirka 13 820 000 000 000 ljusår. Slutligen är de mest avlägsna observerbara objekten i universum 13,2 miljarder ljusår bort.
Alla dessa siffror innebär att vi människor måste ta hänsyn till allting. Det är ingen tillfällighet att när vi observerar en stjärna 20 ljusår från jorden ser vi det ljus som den stjärnan sände ut exakt 20 år tidigare. Om den skulle slockna just nu skulle vi se den försvinna om 20 år.
På samma sätt, eftersom solen befinner sig 8 miljoner ljusår från jorden, är det solljus som vi ser och uppfattar det ljus som sändes ut av solen exakt 8 minuter tidigare. Ett annat exempel är Andromedagalaxen, som för oss ser ut som den gjorde för 2,5 miljoner år sedan eftersom dess avstånd till oss är ungefär 2,5 miljoner ljusår.
Alternativa måttenheter
Förutom det vanligaste ljusåret använder astronomer två andra måttenheter, nämligen astronomiska enheter (AU) och parsec. Astronomiska enheter används främst för att mäta avstånd i solsystemet. En astronomisk enhet är enligt vetenskaplig litteratur det genomsnittliga avståndet mellan jorden och dess närmaste stjärna, solen. Vi talar om nästan 150 miljoner kilometer, eller 149 597 870 om man vill vara petig. Parsec används av forskare för att ange avståndet mellan stjärnor.
En parsec, vars namn är en förkortning för "parallaxsekund", motsvarar 3,26 ljusår. Detta innebär att det motsvarar det avstånd från vilket en hypotetisk observatör skulle se jordens genomsnittliga radie, dvs. en astronomisk enhet under en vinkel på en bågsekund. Begrepp som förvisso inte är särskilt enkla, men som definierar observationen av stjärnor, planeter och himlakroppar i allmänhet.
Sammanfattningsvis kan vi alltså säga att en astronomisk enhet motsvarar ungefär 150 miljoner kilometer, vilket i praktiken motsvarar det mätbara avståndet mellan jorden och solen. Ett ljusår motsvarar logiskt sett 63 067 AU eller 9 460 000 000 kilometer. En parsec motsvarar å andra sidan 3,26 ljusår.
I UA är siffran 205 597 UA, vilket i sin tur motsvarar 30 840 miljarder kilometer. Trots detta är al den mest använda och förmodligen den enklaste måttenheten att förklara och förstå. Och den passar till de flesta rymdobjekt som "befolkar" himlen.