引言：你有沒有想過，或明或暗的星光都來自遙遠的宇宙深處，那么我們又是如何知道它們有多遠的呢？
知識點 I ：視直徑與角距離
圓周被定義為360°，或者一個正圓的1/360為1°，1°又可分為60′，1′又可分為60″。由于我們在地面觀測到的天體都可以被認為是天球上的投影，因此我們經(jīng)常使用角度單位來度量天體在天球上的大小和距離。在一定的距離上觀察一個物體，物體的邊緣所張開的角度就是視直徑，又叫張角。由于近大遠小的道理，相同尺寸的物體位于不同距離，視直徑是不同的。一個1米直徑的圓盤，放到57.3米的地方，其視直徑等于1°。（想象把360個這樣的圓盤環(huán)繞一周）角度實際上代表著物體直徑與距離的比例，如30′意味著1:114的比例，即114米外直徑1米的物體；1′對應1:3483，30″對應1:6875，10″對應1:20626；1″對應1:206265等等。角距離指的是我們在地球上觀察兩個天體之間的距離，也相當于張度，是我們視覺上的距離，而不是他們真實的距離，同樣用度分秒這樣的角度單位來度量。
張角/視直徑的概念（繪圖：水兄）
知識點 II ：基線與視差
視差指的是從有一定距離的兩個點上觀察同一個目標所產(chǎn)生的方向上的差異。更具體的，兩個觀察點之間的距離稱作基線，被視差的目標與兩個觀察點之間的夾角叫做這兩個點的視差角（以被觀察目標為頂點），或者可以把視差理解為從被觀察目標看基線的張角。不過需要說明的是，天文學上一般把視差定義為半徑（基線的一半）所張開的角度。
1751年左右，法國天文學家拉朗德和拉卡伊在柏林和好望角，幾乎在同一經(jīng)度上的兩個點上，測量得到所謂月亮的視差（兩地觀察到月亮的天頂距之和減去兩地緯度之和）為57′3″，對應于地球半徑。因此根據(jù)此前我們給大家的比例，就可以知道月球到地球的平均距離大約是地球半徑的60.3倍。已知地球半徑是6378公里，所以得出月球距離就是384593公里。
顯而易見的是，基線越長，可以觀測到的視差角度就越大。因此，要觀察遙遠恒星的視差，必須擴大基線長度。如果人不離開地球，能想到的最長的基線就是地球軌道的直徑，約1.5億公里。具體的做法就是今天測一下某個恒星的位置（赤道坐標），等半年后再去測這個恒星的坐標，之間的角距離的差異記作θ，天文學上將θ/2作為恒星視差。
不同距離的目標需要不同長度的基線（來源：中國科普博覽）
三角視差法測量恒星距離示意圖（來源：360百科）
知識點 III ：秒差距
如果按照公里計，地球軌道半徑也實在大，使用不太方便。于是天文學家創(chuàng)造了一個單位——秒差距，記作pc。意思是一個恒星視差為1″時所對應的距離，即當太陽—恒星—地球三者張開的角度為1″時恒星到太陽的距離。這樣一來，如果我測到某個恒星視差為0″.1，那么相應的距離就是這個角度的倒數(shù)，即10pc。1pc=206265AU（天文單位），1pc≈3.26ly（光年）≈3×1013km。
不過恒星的視差都很小，如最近的比鄰星，視差僅0″.77，即1.2945pc，約4.22光年。遠的恒星視差越小。三角視差法的極限取決于測量的精度。一直以來，對視差的測量精度受限于0″.01，換句話說，我們只能測準100秒差距以內(nèi)的恒星。直到近幾年，隨著空間天體測量技術(shù)以及CCD技術(shù)的發(fā)展，精度提升到了0″.0001（哈勃望遠鏡2013年數(shù)據(jù)），已屬不易，但已經(jīng)達到極限了。
秒差距的概念（來源：網(wǎng)絡(luò)，編輯：水兄）
知識點 IV ：絕對星等
天文學上用星等來表示恒星的亮度，這是沿用了古希臘人的做法。直接用肉眼感覺到或用儀器測出來的恒星亮度稱為視亮度，用視星等來衡量。然而星等并不能代表恒星的真實亮度，原因很簡單，因為恒星的距離遠近各不相同。在其他條件不變的情況下，相同瓦數(shù)的燈泡，放在近處肯定比遠處更亮。恒星真實的亮度又叫真亮度，代表恒星的輻射能力，所對應的星等就被稱為絕對星等。要比較恒星真實的亮度，就必須假想把所有的恒星都放在同一距離上，天文學上約定這個標準距離為10秒差距。在那個距離上，恒星亮度嚴格的說，應該是恒星包括光學波段在內(nèi)的整個電磁波譜的輻射總量，不能直接觀測得到，只能通過理論分析計算。
假定將恒星都放在10pc的位置上來比較它們真實的亮度（繪圖：水兄）
知識點 V ：分光視差法
分光視差法的做法是：①從熱力學理論分析恒星光譜的某些特征，通過公式M=-2.5lgE推測出恒星的絕對星等M；②從恒星光度測量得到星等；③在已知絕對星等M、視星等mδ的情況下，利用關(guān)系式M=m+5-5lgD計算得到距離D（以pc為單位）。由于“秒差距”單位制中距離與視差是簡單的倒數(shù)關(guān)系。結(jié)果時間一久，天文學家們就默認視差和距離是一回事了。分光視差法這個名字就將錯就錯地保留下來了。
