| Lichtjahre (ly) | Nanometer (nm) |
|---|---|
| 1 Lichtjahr | 9.46073047258 × 1024 nm |
| 2 Lichtjahre | 1.89214609452 × 1025 nm |
| 3 Lichtjahre | 2.83821914177 × 1025 nm |
| 4 Lichtjahre | 3.78429218903 × 1025 nm |
| 5 Lichtjahre | 4.73036523629 × 1025 nm |
| 10 Lichtjahre | 9.46073047258 × 1025 nm |
| 20 Lichtjahre | 1.89214609452 × 1026 nm |
| 25 Lichtjahre | 2.36518261815 × 1026 nm |
| 50 Lichtjahre | 4.73036523629 × 1026 nm |
| 100 Lichtjahre | 9.46073047258 × 1026 nm |
| Referenz | Lichtjahre (ly) | Nanometer (nm) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (long side) | 3.13929 × 10-17 ly | 297000000 nm |
| Average adult human height | 1.7969 × 10-16 ly | 1.7 × 109 nm |
| A football pitch (length) | 1.10985 × 10-14 ly | 1.05 × 1011 nm |
| A marathon | 4.46002 × 10-12 ly | 4.2195 × 1013 nm |
| Height of Mount Everest | 9.3534 × 10-13 ly | 8.849 × 1012 nm |
Das Lichtjahr ist die Strecke, die Licht im Vakuum während eines julianischen Jahres zurücklegt, also genau 9.460.730.472.580.800 Meter oder rund 9,46 Billionen Kilometer. Das Zeichen ist ly.
Es ist eine Einheit der Länge und nicht der Zeit – ein Umstand, den der Name verschleiert und der beharrlich zu Verwechslungen führt. Seine Exaktheit folgt aus zwei festgelegten Größen: Die Lichtgeschwindigkeit beträgt genau 299.792.458 Meter je Sekunde, und ein julianisches Jahr ist als genau 365,25 Tage zu je 86.400 Sekunden bestimmt. Das Produkt beider ergibt eine Zahl ganz ohne Messunsicherheit.
Der Reiz der Einheit liegt darin, dass sie die endliche Lichtgeschwindigkeit sichtbar macht. Ein Objekt in zwölf Lichtjahren Entfernung zu betrachten heißt, es so zu sehen, wie es vor zwölf Jahren war, und diese Verzögerung ist keine Kuriosität, sondern die Grundlage der beobachtenden Kosmologie. Die entferntesten beobachteten Galaxien liegen Milliarden Lichtjahre weit weg; Teleskope sind damit praktisch Instrumente, um in die Vergangenheit zu blicken.
Nahe Entfernungen wirken am Maßstab dieser Einheit bescheiden. Proxima Centauri, der sonnennächste Stern, ist 4,25 Lichtjahre entfernt, Sirius 8,6. Das Zentrum der Milchstraße liegt etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und die Galaxie misst rund 100.000. Die Andromedagalaxie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt und an einem dunklen Standort mit bloßem Auge sichtbar, womit sie das fernste Objekt ist, das die meisten Menschen je unmittelbar sehen werden.
Berufsastronomen bevorzugen in der Regel das Parsec, das sich unmittelbar aus der Parallaxenmessung ergibt, und Fachzeitschriften geben Entfernungen in Parsec, Kiloparsec und Megaparsec an. In der populären Darstellung überwiegt das Lichtjahr, weil es außer der Lichtgeschwindigkeit keiner Erklärung bedarf.
Verwandte Einheiten folgen demselben Prinzip auf kleineren Skalen. Die Lichtsekunde, etwa 300.000 Kilometer, kommt der Entfernung Erde–Mond nahe, und Funkingenieure verwenden die Lichtnanosekunde von rund 30 Zentimetern, wenn sie über die Signalausbreitung in einem Kabel nachdenken. Lichtminute und Lichtstunde begegnen gelegentlich in Beschreibungen des äußeren Sonnensystems.
Ein Lichtjahr entspricht 63.241 Astronomischen Einheiten, etwa 0,3066 Parsec oder 9,4607 Billionen Kilometern.
Das Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters. Es entsteht, indem der SI-Vorsatz Nano für 10-9 auf das Meter angewendet wird, und wird nm geschrieben. Der Vorsatz geht auf das griechische nanos zurück, das Zwerg bedeutet.
Dies ist der Arbeitsmaßstab der modernen Optik und Elektronik. Sichtbares Licht reicht von etwa 380 nm am violetten bis 750 nm am roten Ende, weshalb das Nanometer die übliche Einheit ist, um Farbe physikalisch zu beschreiben. Ein Laserpointer mit 532 nm leuchtet grün, einer mit 650 nm rot. Ultraviolettes Licht liegt unter 380 nm, infrarotes über 750 nm.
Die Biologie nutzt die Einheit ständig. Die DNA-Doppelhelix ist etwa 2 nm breit. Ein typisches Virus misst zwischen 20 und 300 nm. Zellmembranen sind rund 7 nm dick. Diese Maße liegen unterhalb der Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope, die durch die Wellenlänge des Lichts selbst auf etwa 200 nm begrenzt ist.
Die Halbleiterfertigung hat das Nanometer auch außerhalb der Wissenschaft bekannt gemacht. Fertigungsknoten trugen Bezeichnungen wie 90 nm, 45 nm, 14 nm, 5 nm und darunter. Die Zahl entspricht längst keinem einzelnen messbaren Merkmal auf dem Chip mehr, sondern ist eher eine Marketingbezeichnung als eine physikalische Größe; die zugrunde liegenden Strukturen messen jedoch tatsächlich Nanometer. Das Gate eines modernen Transistors ist wenige Dutzend Atome breit.
Die Nanotechnologie hat ihren Namen von der Einheit und umfasst herkömmlich Strukturen zwischen 1 und 100 nm. Werkstoffe verhalten sich in diesem Bereich oft anders, weil Oberflächeneffekte gegenüber den Eigenschaften des Volumens die Oberhand gewinnen.
Messungen in diesem Maßstab verlangen Instrumente, die nicht auf sichtbarem Licht beruhen. Elektronenmikroskope lösen Strukturen unterhalb eines Nanometers auf, indem sie Elektronen nutzen, deren effektive Wellenlänge weit kürzer ist als die des Lichts. Rasterkraftmikroskope arbeiten wieder anders: Sie ziehen eine feine Spitze über die Oberfläche und zeichnen deren Auslenkung auf. Beide waren für die Entwicklung der Nanotechnologie unverzichtbar, denn ein Fachgebiet kommt kaum voran, solange sein Gegenstand unsichtbar bleibt.
Ein Nanometer entspricht 10 Ångström, 1000 Pikometern oder 0,001 Mikrometern. Ein Blatt Papier ist etwa 100.000 nm dick.