從太空遙望地球,似乎只能看見一顆巨大的藍(lán)色星球,孤獨的飄蕩在宇宙深處
讓我們將眼光放遠(yuǎn),走出地球,走出太陽系,甚至走出銀河系,會發(fā)現(xiàn)除地球之外,還有數(shù)不盡的遙遠(yuǎn)天體
在地球上,人類肉眼可見的恒星,大約有6,900多顆,其中大部分都是銀河系中的恒星,這些恒星距離我們有幾光年到幾千光年之間,但天文學(xué)家總是能準(zhǔn)確的說出,它們距離地球有多遠(yuǎn),這不禁讓人發(fā)出疑問,天文學(xué)家為何能知道星體之間的距離,又是如何測量的呢?
甚至有人認(rèn)為,這些都是它們大概估算出來的
事實上,天文學(xué)作為人類最古老的學(xué)科之一,一直在不斷進(jìn)步
現(xiàn)在天文學(xué)家,已經(jīng)掌握了一套完整計算天體距離的方法,從近在咫尺的月球,再到130億光年外的星系,都可以用不同的方法計算出來的,目前有很多方法來計算恒星與地球之間的距離
但最主要的方法有三種,通過簡單的數(shù)學(xué)和邏輯推理,天文學(xué)家為我們描繪了一幅,更為生動的宇宙圖景
第一種:三角視差法
可計算100光年范圍內(nèi)的恒星距離,你是否注意到,當(dāng)你在一輛正在行駛的車輛中向車窗外看時,離你較近的物體會飛馳而過。但相比之下,離你較遠(yuǎn)的物體似乎移動時很慢
同理,離地球較近的恒星的位置,會穩(wěn)定地從一個位置移動到另一個位置,而離地球較遠(yuǎn)的恒星似乎就沒怎么動過
利用這一原理,天文學(xué)家可以十分精確地計算出附近恒星到地球間的距離,這種原理是,在不同觀測點,對同一個恒星進(jìn)行觀測了解,可以和恒星構(gòu)成一個等腰三角形,根據(jù)頂角大小,可以得到該三角形的高,也就得到了恒信的準(zhǔn)確距離
但銀河系中大部分恒星,距離我們幾千光年甚至上萬光年,三角視差法只適用于短距離測量,那更遠(yuǎn)距離的天體如何測量呢?這就要提出另一種測量方法
第二種:造父變星測量法
其原理是在恒星瀕臨死亡時,會非常明亮,亮到可以在一個遙遠(yuǎn)的星系中被單獨分析,它們也會周期性的脈動,稱這些周期與它們的亮度直接相關(guān)
基本上,一顆非常明亮的造父變星會脈動很長時間,反之亦然,通過研究這些脈沖,我們可以確定造父變星的絕對星等
有了絕對星等,就可以用方程得到,這些恒星以及星系與我們間的距離,就可以正式計算星系間的遙遠(yuǎn)距離
第三種:哈勃定律
用來測量超遠(yuǎn)距離的恒星,自1929年愛德文·哈勃觀測發(fā)現(xiàn),大部分星系都存在紅移現(xiàn)象
原理是星系離我們越遠(yuǎn),星系的光譜波長,距離越近就會向藍(lán)色端移動,根據(jù)光譜紅移量來確定星系的退行速度,然后通過退行速度和哈勃常數(shù),就能計算得出星系和星團(tuán)之間的距離
除了上面解釋的這些,天文學(xué)家還不斷提出更多的方法,來測量恒星的距離,但并沒有解決問題的完美方法,有時候,恒星的距離太遠(yuǎn),以至于我們必須考慮宇宙的膨脹,但并沒有關(guān)系,這并不能阻止精通數(shù)學(xué)的天文學(xué)家們,迎接挑戰(zhàn)!