天文学家是如何测量天体距离的?
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天文学测量天体的距离,根据这些天体离我们的距离有不同的方法,我们由近到远说!晴朗、黑暗的夜晚,当驻足仰望夜空时,你会发现天空中有各种各样的天体,从太阳系中离我们最近的行星邻居,到银河系中数十亿颗恒星,再到宇宙中延伸数百万光年的模糊星系。当你想问这些天体离我们有多远时,这正是天文学所要解决的最基本的问题。
我们先从离我们最近的天体,月球说起!以及太阳系天体距离的测量
在2000多年前的古希腊有个埃拉托色尼,这个人在当时就已经初步算出了地球的周长!现在我们已经准确的知道了地球的直径约为12700公里。通过地球的大小,而且我们还知道月球比太阳离我们更近,这一点没有啥怀疑的,通过以上的信息我们就可以计算出月球的大小和距离!
我们在天空中经常可以看到月偏食。
当发生月偏食的时候,地球的阴影就会投在月球上!现在知道了地球的大小,月球离地球的距离相对于地球离太阳的距离非常非常近,那么我们就知道地球在月球上的影子和地球的实际大小其实差不多。
这样就能算出月球和地球阴影的相对大小,也就知道了月球的大小。
测量月球的距离大小是一个完全不需要任何设备就可以完成的测量。有兴趣的可以试下。对于太阳系中的其他天体,我们可以非常精确的测量它们的大小,因为我们的探测器已经飞到了太阳系的边缘,沿途拜访了很多太阳系边缘的天体,并传回了大量的照片和数据。
虽然我们到达了太阳系的边缘,但我们从未离开过太阳系。就算旅行者号有幸达到了太阳系外的天体,也会因为耗尽能量和我们失去联系。可是我们也经常听说哪些恒星离我们多少光年,而且我们还可以精确测量它们离我们的距离。我们是怎样做到的?
测量附近恒星距离的办法
上图是天狼星,夜空中最亮的星星,也是离我们最近的星星之一。在望远镜发明之前,估计恒星距离的唯一方法是:假设这些恒星在本质上和我们的太阳一样,然后测量恒星相对于太阳的亮度,推断出这些恒星离太阳的距离有多远。
如果用这种方法测量天狼星的话,会得到一个大约半光年的答案,这和实际距离差了大约20倍。这种方法肯定不行,但我们发现了一个更好的办法。
我们之所以能看3D电影,这是因为我们的两只眼睛在空间中有不同位置!现在你试着伸出大拇指,然后交替眨眼,你会看到大拇指的位置相对于遥远的背景物体会发生很大的变化。这是因为左右眼睛看物体的角度不同。现在试着改变一下大拇指离眼睛的距离,然后再眨眼,你会发现物体越近,角度差就越大!
这种效应被称为视差。对于天空中的恒星来说,我们眼睛之间的距离有点不够用。但是每过六个月,由于地球的公转我们就得到了一个更长的基线!
通过观察附近恒星的位置在遥远恒星背景下发生的微小变化,我们就可以以非常高的精度测量附近恒星离我们的距离!
通过视差的方法我们能够非常好地测量离我们比较近的几十万颗,甚至几百万颗恒星的距离。因此我们利用以上比较原始的方法不仅能知道太阳系内天体的距离,而且还能知道太阳系外许多恒星的距离。
测量遥远星系距离的方法
上文也说了,视差这种办法对比较近的物体才能产生比较大的效果。
但是遥远的星系呢?就我们银河系中的绝大多数恒星来说,都因为太过遥远,无法利用视差来测量。那么,我们怎样测量天空中模糊的星系距离呢?
关键是我们必须找到一种方法,把可以测量视差的恒星与存在于遥远星系中的恒星联系起来!
100多年前,亨利埃塔·莱维特(Henrietta Leavitt)就为我们提供了一个解决方案。
如果我们能测量这种类型的恒星(经典的造父变星)振荡的速度,我们就能知道它的内禀亮度。
然后再测量它实际上看起来有多量,我们就能算出恒星实际上离我们有多远。
这就是我们计算夜空中所有天体距离的方法,从太阳系内的天体到恒星、附近的星系,甚至更远的星系!
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在浩瀚的宇宙中存在着许多天体,它们各自之间的距离非常遥远,但是科学家却能测算出它们之间的距离,这就不得让人惊讶了,那么科学家又是怎么计算出天体之间距离的呢?其实科学家测算天体之间的距离有以下几种方法。\r
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第一种就是雷达法,这种方法最简单,如果想要测量地球到月球的距离,就需要在地球发射电磁波,然后电磁波从月球上反射回来的时间在乘以速度就知道了,这种方法是目前最为精准的方法。\r
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第二种方法是三角视差法,观测者利用不同的视点对同一个物体进行观测,然后在将两个视点和两条视线连接,这样就形成了一个三角形了,根据三角形的关系测量天体到观测者的距离。\r
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第三种就是哈勃定律,我们知道,天体周围的光谱都有着自己的信号,天体远离我们都向红色端移动。由于原子内部结构不同,这样使得天体周围的频率不同,我们就可以进行判断天体红移颜色,然后在引入哈勃常数进行计算,就知道天体之间的距离了。
这是一个复杂的系统,就我所知,有:参照物体系,引力检测系统,光谱分析系统等等
我们先从离我们最近的天体,月球说起!以及太阳系天体距离的测量
在2000多年前的古希腊有个埃拉托色尼,这个人在当时就已经初步算出了地球的周长!现在我们已经准确的知道了地球的直径约为12700公里。通过地球的大小,而且我们还知道月球比太阳离我们更近,这一点没有啥怀疑的,通过以上的信息我们就可以计算出月球的大小和距离!
我们在天空中经常可以看到月偏食。
当发生月偏食的时候,地球的阴影就会投在月球上!现在知道了地球的大小,月球离地球的距离相对于地球离太阳的距离非常非常近,那么我们就知道地球在月球上的影子和地球的实际大小其实差不多。
这样就能算出月球和地球阴影的相对大小,也就知道了月球的大小。
测量月球的距离大小是一个完全不需要任何设备就可以完成的测量。有兴趣的可以试下。对于太阳系中的其他天体,我们可以非常精确的测量它们的大小,因为我们的探测器已经飞到了太阳系的边缘,沿途拜访了很多太阳系边缘的天体,并传回了大量的照片和数据。
虽然我们到达了太阳系的边缘,但我们从未离开过太阳系。就算旅行者号有幸达到了太阳系外的天体,也会因为耗尽能量和我们失去联系。可是我们也经常听说哪些恒星离我们多少光年,而且我们还可以精确测量它们离我们的距离。我们是怎样做到的?
测量附近恒星距离的办法
上图是天狼星,夜空中最亮的星星,也是离我们最近的星星之一。在望远镜发明之前,估计恒星距离的唯一方法是:假设这些恒星在本质上和我们的太阳一样,然后测量恒星相对于太阳的亮度,推断出这些恒星离太阳的距离有多远。
如果用这种方法测量天狼星的话,会得到一个大约半光年的答案,这和实际距离差了大约20倍。这种方法肯定不行,但我们发现了一个更好的办法。
我们之所以能看3D电影,这是因为我们的两只眼睛在空间中有不同位置!现在你试着伸出大拇指,然后交替眨眼,你会看到大拇指的位置相对于遥远的背景物体会发生很大的变化。这是因为左右眼睛看物体的角度不同。现在试着改变一下大拇指离眼睛的距离,然后再眨眼,你会发现物体越近,角度差就越大!
这种效应被称为视差。对于天空中的恒星来说,我们眼睛之间的距离有点不够用。但是每过六个月,由于地球的公转我们就得到了一个更长的基线!
通过观察附近恒星的位置在遥远恒星背景下发生的微小变化,我们就可以以非常高的精度测量附近恒星离我们的距离!
通过视差的方法我们能够非常好地测量离我们比较近的几十万颗,甚至几百万颗恒星的距离。因此我们利用以上比较原始的方法不仅能知道太阳系内天体的距离,而且还能知道太阳系外许多恒星的距离。
测量遥远星系距离的方法
上文也说了,视差这种办法对比较近的物体才能产生比较大的效果。
但是遥远的星系呢?就我们银河系中的绝大多数恒星来说,都因为太过遥远,无法利用视差来测量。那么,我们怎样测量天空中模糊的星系距离呢?
关键是我们必须找到一种方法,把可以测量视差的恒星与存在于遥远星系中的恒星联系起来!
100多年前,亨利埃塔·莱维特(Henrietta Leavitt)就为我们提供了一个解决方案。
如果我们能测量这种类型的恒星(经典的造父变星)振荡的速度,我们就能知道它的内禀亮度。
然后再测量它实际上看起来有多量,我们就能算出恒星实际上离我们有多远。
这就是我们计算夜空中所有天体距离的方法,从太阳系内的天体到恒星、附近的星系,甚至更远的星系!
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在浩瀚的宇宙中存在着许多天体,它们各自之间的距离非常遥远,但是科学家却能测算出它们之间的距离,这就不得让人惊讶了,那么科学家又是怎么计算出天体之间距离的呢?其实科学家测算天体之间的距离有以下几种方法。\r
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第一种就是雷达法,这种方法最简单,如果想要测量地球到月球的距离,就需要在地球发射电磁波,然后电磁波从月球上反射回来的时间在乘以速度就知道了,这种方法是目前最为精准的方法。\r
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第二种方法是三角视差法,观测者利用不同的视点对同一个物体进行观测,然后在将两个视点和两条视线连接,这样就形成了一个三角形了,根据三角形的关系测量天体到观测者的距离。\r
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第三种就是哈勃定律,我们知道,天体周围的光谱都有着自己的信号,天体远离我们都向红色端移动。由于原子内部结构不同,这样使得天体周围的频率不同,我们就可以进行判断天体红移颜色,然后在引入哈勃常数进行计算,就知道天体之间的距离了。
这是一个复杂的系统,就我所知,有:参照物体系,引力检测系统,光谱分析系统等等
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