Vì sao thiên văn phải dùng năm ánh sáng để tính khoảng cách?

Trong đời sống hằng ngày, chúng ta thường dùng centimet, mét, kilomet làm đơn vị đo độ dài. Ví dụ, một tấm kính dày 1 cm, một người cao 1,8 m, khoảng cách giữa hai thành phố là 1000 km, v.v. Có thể thấy, khi biểu thị độ dài nhỏ thì dùng đơn vị nhỏ, còn khi biểu thị khoảng cách lớn thì dùng đơn vị lớn hơn.

Trong thiên văn học, đôi khi người ta cũng dùng kilomet. Ví dụ, bán kính xích đạo của Trái Đất là 6.378 km, bán kính Mặt Trăng là 3.476 km, Mặt Trăng cách Trái Đất 38 vạn km, v.v. Nhưng nếu dùng kilomet để biểu thị khoảng cách giữa các hằng tinh thì đơn vị này quá nhỏ và rất bất tiện. Chẳng hạn, hằng tinh gần chúng ta nhất cách chúng ta khoảng 40.000.000.000.000 km. Chỉ riêng việc viết và đọc con số ấy đã rất khó, trong khi đó mới chỉ là khoảng cách của hằng tinh gần nhất. Những hằng tinh khác còn ở xa hơn nhiều.

Người ta phát hiện tốc độ ánh sáng vô cùng lớn, mỗi giây ánh sáng có thể đi được 30 vạn km; con số chính xác là 299.792.458 km. Quãng đường ánh sáng đi trong 1 năm vào khoảng 1 vạn tỉ km, chính xác là 9.460,5 tỉ km. Vậy có thể dùng quãng đường ánh sáng đi trong một năm, gọi là “năm ánh sáng”, làm đơn vị đo khoảng cách giữa các thiên thể không? Đó là một gợi ý rất quan trọng. Ngày nay, các nhà thiên văn học đã dùng năm ánh sáng để tính khoảng cách giữa các thiên thể, và năm ánh sáng trở thành một đơn vị cơ bản trong thiên văn học.

Nếu dùng năm ánh sáng để biểu thị khoảng cách của ngôi sao lân cận so với chúng ta, con số đó là 4,22 năm ánh sáng. Sao Ngưu Lang cách ta 16 năm ánh sáng, sao Chức Nữ cách 26,3 năm ánh sáng. Chòm sao Tiên Nữ nằm ngoài hệ Ngân hà cách ta khoảng 220 vạn năm ánh sáng.

Ngày nay, thiên thể xa nhất mà con người quan trắc được cách chúng ta hơn 10 tỉ năm ánh sáng. Đường kính hệ Ngân hà là 10 vạn năm ánh sáng. Những khoảng cách như vậy đều rất khó biểu thị bằng kilomet.

Trong thiên văn học còn có những đơn vị khác để đo khoảng cách. Có đơn vị nhỏ hơn năm ánh sáng, như đơn vị thiên văn. Một đơn vị thiên văn bằng khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời, tức 149,6 triệu km; đơn vị này chủ yếu dùng để tính khoảng cách giữa các thiên thể trong phạm vi hệ Mặt Trời. Cũng có đơn vị lớn hơn năm ánh sáng, như parsec, trong đó một parsec bằng 3,26 năm ánh sáng, một megaparsec bằng 106 parsec.