Till vänster lyser en stjärna, och från den breder färgade vågor ut sig efter varandra — rosa, cyan, violett —, var och en med sin egen fördröjning, så att cirklarna aldrig sammanfaller. Ovanför glöder två nebulosor som långsamt ändrar form, och runtom tindrar stjärnor vars perioder valts inkommensurabla. Längs skalan nederst löper en cyanfärgad markering från stjärnan och når exakt strecket vid ett ljusår, där ett rosa streck väntar: det är själva mätningen — ljusets väg under ett år, avsatt på en linjal. Bokstäverna i mitten är desamma på alla språk; namnet på varje språk står under plattan.
Enhet utanför SI · astronomi · längd
Ljusår, ly
En linjal vars indelning mäts upp av ljuset
Längdenhet · ljusets väg i vakuum under ett julianskt år · 9 460 730 472 580 800 m
Ordet hittades inte på av astronomer utan av populärvetenskapliga skribenter, och fackfolket rynkade först på näsan: det verkade absurt att mäta ett avstånd med tid, och dessutom med ett år, som varje kalender räknar på sitt sätt. Åskådligheten segrade ändå, för meningen ”ljuset behöver fyra år till närmaste stjärna” förstår alla som någon gång väntat på ett brev, medan ett tal i miljoner miljoner kilometer inte säger fantasin någonting.
Fördelen med denna enhet är att den tillsammans med avståndet anger bildens ålder. När vi tittar på Proxima ser vi den sådan den var för fyra och ett kvarts år sedan, och när vi tittar på Andromedanebulosan — sådan den var när det ännu inte fanns en enda människa av modern typ på jorden. I den meningen är ett teleskop inte så mycket ett förstoringsglas som en maskin som visar det förflutna, och den visar olika delar av himlen i olika epoker samtidigt.
Enhetens exakta värde kommer inte från en mätning utan från två överenskommelser: ljusets hastighet i vakuum är fastställd som ett exakt antal meter per sekund, och det år som används är det julianska, exakt trettioen miljoner femhundrafemtiosjutusen sexhundra sekunder. Multiplicera det ena med det andra så får du ljusårets längd till sista siffran, helt utan osäkerhet. Osäkerheten uppstår senare, när denna linjal läggs mot den verkliga himlen.
Den internationella beteckningen är två små latinska bokstäver, ly, utan punkter och utan mellanslag emellan; på svenska skriver man ”ljusår”, men i tabeller och diagramtexter sätter man just ly, eftersom texten då kan läsas i alla länder. Multipler bildas med de vanliga prefixen: kly, Mly, Gly — tusen, en miljon och en miljard ljusår.
Ett ljusår är ett avstånd, och ordet ”år” i det ändrar ingenting: att säga ”vi flög i tolv ljusår” är lika absurt som att säga ”vi gick i tolv kilometer i timmen”. Det ska inte heller förväxlas med parsec, som är något mer än tre och ett kvarts ljusår, eller med året som tidsrymd: definitionen använder det julianska året på exakt trehundrasextiofem och ett kvarts dygn, inte det tropiska och inte kalenderåret.
01 · Definition
ljusets väg under ett år · bildens ålder · restid för ett skeppEtt ljusår är den sträcka ljuset tillryggalägger i vakuum under ett julianskt år, det vill säga under trehundrasextiofem och ett kvarts dygn om vardera åttiosextusen fyrahundra sekunder. Definitionen innehåller två storheter, båda exakt fastställda, och därför är också deras produkt exakt: här finns ingen normal, ingen mätning och inga korrektioner — bara multiplikationen av två överenskomna tal.
Orden ”i vakuum” i definitionen är ingen utsmyckning. I luft, i glas och i interstellär gas går ljuset långsammare, och om enheten definierades genom en verklig stråle skulle dess längd bero på vilken del av himlen strålen passerat. Det astronomiska vakuumet är nästan fullkomligt, men korrektionen för materia är fortfarande märkbar för radiovågor, och därför innehåller definitionen just hastigheten i vakuum.
Den andra finessen är vilket år som tas. Det tropiska året är ungefär elva minuter kortare än det julianska, kalenderåret ändrar längd gång på gång och det sideriska är längre; skillnaden blir till slut miljondelar, vilket inte är lite för astronomin. Internationella astronomiska unionen valde det julianska året just för dess beständighet: det är varken bundet till jordens rotation eller till dess bana runt solen och ändras därför inte med tiden.
Slutligen har storheten en egenskap som varken metern eller parsec har: den säger genast hur sent vi är ute. Avståndet i ljusår är bildens ålder, och varje himmelskarta visar sig vara en karta över olika epoker, hopsydda till en bild. För denna egenskaps skull tolererar fackfolket enheten, även om de i artiklar föredrar parsec: den är härledd ur en direkt uppmätt vinkel och inte ur tid.
Vem vi ser och vem vi når
I scenens övre halva lyser ett objekt, och från det går en våg mot oss: så länge den är på väg ser vi inte stjärnan utan dess förflutna, och texten vid okularet visar det år då ljuset gav sig av. Avståndsreglaget flyttar objektet från solsystemets kant till grannagalaxerna, och med det ändras den epok vi observerar. I den nedre halvan flyger ett skepp mot samma objekt, och det har två klockor: den violetta stannar på jorden, den rosa går ombord. Det andra reglaget accelererar skeppet, och ju närmare det kommer ljushastigheten, desto mer skiljer sig visningarna åt — tills en färd som från jorden tar århundraden krymper till några få år för besättningen. Lägg märke till att skeppet inte kan gå om ljuset vid någon inställning: den rosa markeringen stannar alltid bakom den cyanfärgade.
02 · Omräkning
avstånd · ljus på väg · flygning nära ljushastighetenEtt avstånd i sex skepnader
Den första fliken räknar om det inmatade avståndet till andra enheter — från parsec och astronomiska enheter till ljusdygn och vanliga kilometer. Den andra visar ljuset från vilka epoker som når oss från kända objekt. Den tredje räknar ut en flygning: hur många år den tar enligt jordens klocka och hur många enligt skeppets vid olika farter.
Minnesregel: en parsec är drygt tre ljusår, ett ljusår drygt sextiotretusen astronomiska enheter, och ljuset från solen behöver åtta minuter och lite till.
Själva enheten är exakt, men avstånden uttryckta i den är långt ifrån alltid det: till grannstjärnorna känner man dem på bråkdelar av en procent, till ljusstarka superjättar med en spridning på tiotals procent, och för avlägsna galaxer beror avstånden dessutom på vald expansionsmodell. Ett antal ljusår i ett uppslagsverk bär nästan alltid med sig en osäkerhet som populära bildtexter utelämnar.
| Storhet | Värde | Anmärkning |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Mätinstrument
laseravståndsmätning · astrometrisatellit · cepheid · supernovaEn stege där varje steg vilar på det föregående
Det enda fall där linjalen är ärlig
Mot de hörnreflektorer som lämnats på Månen skjuter man än i dag laserpulser och fångar de återvändande fotonerna, som kommer en per flera skott. Avståndet följer direkt ur gångtiden, mäts alltså bokstavligen i ljussekunder, och noggrannheten når centimeter. Metoden fungerar inom solsystemet — längre ut finns ingen som kan ställa upp en reflektor, och linjalen får ge plats åt en kedja av indirekta metoder.
Pendling i stället för linjal
De närmaste stjärnorna mäts geometriskt: på ett halvår förflyttar sig observatören med jorden två gånger avståndet till solen, och en närbelägen stjärna förskjuts något i förhållande till avlägsna. Vinkeln för denna förskjutning är en bråkdel av en bågsekund, och dess inverterade värde ger genast avståndet i parsec, som sedan räknas om till ljusår. En modern astrometrisatellit har på så vis mätt mer än en miljard stjärnor och flyttat den direkta metodens horisont ut till flera tusen ljusår.
En stjärna som själv meddelar sin ljusstyrka
Cepheidvariabler pulserar, och perioden för deras pulsation är fast kopplad till deras verkliga ljusstyrka: den som tar reda på perioden med ett stoppur vet hur ljusstark stjärnan verkligen är, och genom att jämföra med hur svag den ser ut får man avståndet. Just så visade det sig på tjugotalet förra seklet att Andromedanebulosan ligger långt utanför vår galax, och världens storlek växte över en natt många gånger om.
Där ljusåret slutar vara bekvämt
På stora avstånd kommer utbrotten från supernovor av en viss typ, vars ljusstyrka är nästan densamma, in i bilden, liksom rödförskjutningen av linjerna i spektrumet. Men här börjar enheten få svårigheter: medan ljuset var på väg expanderade rummet, och ”avstånd” faller sönder i flera olika storheter — hur länge ljuset färdades och hur långt bort objektet är nu. Därför talar kosmologin hellre om rödförskjutning och lämnar ljusåren åt populära bildtexter.
05 · Skrivregler
ly utan punkter · prefix för multipler · det är en längdÅr i namnet, meter i själva verket
Nästan alla fel med denna enhet kommer från dess namn: ordet ”år” drar tiden med sig, och i texten smyger sig in vändningar där avstånd mäts i timmar och fart i kilometer.
Den första skrivningen sätter en varaktighet i avståndets ställe och är därför meningslös, som ”tolv kilo väg”. Den andra och fjärde bryter mot beteckningens form: två små bokstäver, utan punkter och utan mellanslag. Den tredje tar kalenderåret i stället för det julianska och ändrar därmed enhetens värde i sjätte siffran. Den femte förväxlar avstånd med ålder: ljuset var på väg i fyra år, medan stjärnan funnits i miljarder år. Den sjätte är just det ursprungliga fel som alla andra växer ur, och det dyker tyvärr upp även i bildtexter till helt seriösa illustrationer.
06 · Grannenheter
parsec · astronomisk enhet · ljussekundTre grannenheter delar ett och samma avståndsområde och skiljer sig åt i varifrån måttet är taget: för parsec är det en vinkel, för den astronomiska enheten jordbanan, för ljusåret och ljussekunden gångtiden.
Fackartiklarnas enhet: den är härledd direkt ur en uppmätt vinkel och inte ur tid, så man behöver inte stoppa in någon främmande överenskommelse om årets längd i den.
Måttet för solsystemets inre angelägenheter: avståndet från jorden till solen, fastställt som ett exakt antal meter. Bortom Neptunus bana är den redan obekväm.
Den yngre systern av samma sort, praktisk för förbindelser: ljuset behöver en och en kvarts sekund till Månen, och ett samtal med den kan inte längre föras utan märkbara pauser.
Bland Simetriums pass står intill parsec, och till grund för båda enheterna ligger samma ljushastighet, med vilken man också mäter signalens gångtid i jordiska förbindelselinjer.
07 · Historisk del
arkiv · 1676 → 1838 → 1851 → 1984Hur ljusets försening blev en linjal
{title}
{text}
Staplarnas höjd visar till vilket avstånd man i olika epoker kunde nå med direkt geometrisk mätning, och den vita markeringen går hela vägen. Lägg märke till att varje språng hänger samman inte med en ny teori utan med ett nytt instrument: först heliometern, sedan fotoplåten, sedan en satellit placerad utanför atmosfären.
En exakt enhet för inexakta avstånd
Det egendomliga med denna enhet är att den är känd helt exakt, medan allt som mäts med den bara är känt ungefärligt. Exaktheten kom gratis: ljushastigheten slutade mätas i samma ögonblick som metern definierades genom den, och man kom överens om att det julianska året är exakt trettioen och en halv miljon sekunder, och produkten av två exakta tal kan inte bli annat än ett tredje exakt tal.
Osäkerheten uppstår i nästa steg, när linjalen läggs mot himlen. Avstånden till de närmaste stjärnorna är kända på hundradels procent, men redan för ljusstarka superjättar som Betelgeuse når spridningen i uppskattningarna tiotals procent, eftersom sådana stjärnors yta i sig är suddig och parallaxen måste rensas ur en darrande bild. På galaktiska avstånd träder en kedja av indirekta metoder in, och varje steg i den lägger sin egen osäkerhet till den som ärvts från det föregående.
Därav regeln för gott skick: ett antal ljusår bör anges tillsammans med osäkerheten och metoden som gav det, eftersom ”tvåtusen femhundra ljusår” ur parallaxen och samma tal ur rödförskjutningen är storheter av olika natur. Enheten är därvid oskyldig: den är exakt sådan som den definierats, och all osäkerhet kommer inte från linjalen utan från det man mäter med den.
Storhetskatalog
astronomi och avståndSI-basenheter
markerade är meter och sekund — av dem är ljusåret sammansattVart vi tittar och vad vi ser
året då ljuset gav sig av räknas från innevarande år| Objekt | Avstånd | I parsec | Ljus på väg | Ljuset gav sig av | Vad som hände då |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
Den sista kolumnen är huvudargumentet för denna enhet: den förvandlar ett avstånd till ett datum och gör därmed observationen lik läsningen av brev som skickats under olika århundraden. Man bör dock komma ihåg att dessa datum för avlägsna objekt är konventionella: medan ljuset var på väg hann rummet expandera, och ”hur många år det färdades” sammanfaller inte längre med ”hur långt bort objektet är nu”.