Warum wird Lichtgeschwindigkeit in Jahren gemessen?

Hallo Vivian601,

vermutlich kommst Du darauf, weil Entfernungen zwischen Sternen und Galaxien üblicherweise in Lichtjahren angegeben werden. Das ist aber nur deshalb so, weil die Entfernungen so riesig sind (1lj ≈ 9,5×10¹⁵m = 9,5×10¹²km).

Wie jede Geschwindigkeit bzw. jedes Tempo*) wird das Lichttempo*) c in Längeneinheit/Zeiteinheit angegeben, egal was die Längeneinheit und die Zeiteinheit ist. Im SI ist die Basiseinheit für Länge der Meter und die für Zeit die Sekunde, daher wird im SI c in m⁄s angegeben.

c in km/h – warum?

Natürlich kann man sie auch in km⁄h angeben, dann muss man den Zahlenwert für c [m⁄s] mit 3,6 multiplizieren. Allerdings ist km⁄h keine SI- Einheit, da sie nicht die Basiseinheiten verwendet. Diese Einheit wird im Straßenverkehr benutzt, was sich ebenso eingebürgert hat wie die “Kalorie” – die eigentlich eine Kilokalorie ist – als Einheit für Nahrungsenergie. Eigentlich ist km⁄h gar nicht so praktisch; wenn man Beschleunigungen angeben will, fängt man an, zwei verschiedene Zeiteinheiten zu benutzen (“von 0 auf 100 km⁄h in 5,55… s”). Im SI ist das einfach 5 m⁄s².

Natürliche Einheiten

Natürlich könnte man Längeneinheiten auch durch Zeitspannen auszudrücken, nämlich indem man die Längeneinheit dadurch definiert, wie viele Zeiteinheiten ein Körper mit einem bestimmten Tempo für diese Strecke braucht. Tatsächlich macht man so etwas im Alltag, man spricht von “Autominuten” oder “Fußminuten”, wobei diese Angabe natürlich sehr ungefähr und willkürlich ist. Weder Autos noch Fußgänger sind immer gleich schnell.

Von c wissen wir aber seit MAXWELL, dass es eine Naturkonstante ist. Damit liefert c die perfekte Verbindung zwischen Zeit- und Längeneinheiten. Üblicherweise wird das nur auf kosmischen Längenskalen genutzt, wie zum Beispiel die Lichtsekunde oder das berühmte Lichtjahr. Man lönnte aber im Alltag auch Strecken in (Licht-) Nanosekunden (1 ns ≈ 30 cm) angeben, was ungefähr einem römischen Fuß entspricht.

Mit der Sekunde (knapp 3×10⁵km) als Längeneinheit ist c ganz einfach 1, und ein Tempo ist eine Zahl zwischen 0 und 1. Im Alltag bietet sich als Hilfseinheit ppb (parts per billion = Milliardstel) an; ich zum Beispiel gehe ebenerdig mit ca 4,5 ppb.

1 Julianisches Jahr (Zeit) hat 31 557 600s ≈ 3,16×10⁷ s. 1 (Licht-) Jahr ist also die Entfernung, die Licht in diesem Zeitraum zurücklegt, also 31 557 600 oder ca. 3,16×10⁷ (Licht-) Sekunden. Mit der Näherung c ≈ 3×10⁸ m⁄s ergeben sich daraus 9,48×10¹⁵m (s.o.).

________

*) Das Englische unterscheidet zwischen speed und velocity. Letzteres ist eine Vektorgröße, eine Größe mit Richtung, deren Betrag speed ist. Im Deutschen lässt sich speed gut mit Tempo wiedergeben. Was wir die Lichtgeschwindigkeit nennen, heißt auf Englisch speed of light, Lichttempo.