Question

在天文觀測中，由于恒星（或星系）間距離十分遙遠，經常用光年來表示距離，即光在一年中通過的距離．試計算一光年相當于多少米？（保留兩位有效數字）天文觀測表明，幾乎所有的恒星（或星系）都在以各自的速度遠離我們而運動，離我們越遠的星體，遠離我們運動的速度（稱為退行速度）越大；也就是說，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度V和它們離我們的距離r成正比，即V=Hr，式中H為一常量，稱為哈勃常數，已由天文觀察測定．為解釋上述現象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個星球大爆炸開始的．假設大爆炸后各小星體以不同的速度向外勻速運動，并設想我們就位于其中心，則速度越大的星體現在離我們越遠，這一結果與天文觀測結果一致．根據近期觀測，哈勃常數H=3×10^-2m/（s-光年），試由此估算宇宙的年齡是多少年？

Answer 1

（1）根據光速度與時間可算得：1光年=s=vt=3×10⁸m/s×365×24×3600s=9.5×10¹⁵m；
（2）設某星球離我們的距離為r，從大爆炸開始，它以速度V勻速遠離我們而去，
經時間t′=

r

V

，這段時間即宇宙年齡T，
又V=Hr，
∴T=t=

r

V

=

1

H

，代入數據得T=

1

H

=

3×108/m/s

3×10-2m/(s?光年)

=10¹⁰年=100億年．
答：（1）一光年相當于9.5×10¹⁵米；
（2）宇宙的年齡約是100億年．