出品:科学大院(ID:kexuedayuan)
作者:王铮(中国科学院国家空间科学中心)
监制:中国科学院计算机网络信息中心 中国科普博览
![1997年11月11日是什么星座 11月11日是什么星座](http://img.liaoninglong.com/220622/145249A38-0.jpg)
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哈勃空间望远镜观测制成的NGC 2683星系图(图片来源:美国航天局NASA)
我们都知道 , 太阳与地球之间的距离非常遥远(虽然它是距离我们最近的恒星) , 遥远到什么程度呢?地球的平均直径是12,742.02公里 , 太阳的直径大约是地球的109倍 , 而太阳到地球的距离大约是地球直径的1万2千倍 。
想象一下 , 如果我们把地球和太阳放置在一个足球场大小的空间里 , 并且把太阳看作一张常见的1米宽的书桌的话 , 那么我们从太阳这边看过去 , 地球就相当于这个足球场另一端的一个指甲盖 。
按照这个比例 , 八大行星的边缘海王星与太阳的距离大约要30个足球场那么长 , 同样按照这个比例 , 离太阳最近的恒星比邻星到我们的距离则大概是走了地球赤道的3 / 4那么远 , 而我们可以观测到的宇宙的尺度是到比邻星距离的上亿倍 。
宇宙浩瀚 , 天文上动辄就是如此大的数值 , 难怪会有“天文数字”的说法了 。
我们常说到的“光年”就是这样一个货真价实的天文数字 , 它表示的是光在宇宙真空中沿直线传播一年所经过的距离 , 光的速度非常快 , 一秒钟就能行进大约30万公里 , 并且还是恒定不变的 , 所以1光年就是9460730472580800米 。
这是一个什么概念呢?举例来说 , 我们常见的民航飞机的速度大约是每小时885公里 , 也就是说 , 坐飞机飞行1光年需要大约122万年的时间 。
这个距离太大了 , 我们不可能有这样的尺子去实际量一量 , 或者开着汽车计算一下轮胎转了多少圈 。
那么 , 我们常听说外太空的星系、星球距离我们多少多少光年 , 这么“天文数字”的距离是怎么计算出来的呢?
测量宇宙的方法之视差法
1938年 , 德国天文学家贝塞尔发表了一种测量恒星到地球距离的方法 , 一直沿用至今 。
他用照相的方法先记录恒星相对于其周围恒星的位置 , 然后6个月之后 , 再用照相的方法记录该恒星的位置 , 而此时的地球已经绕着太阳运行到了轨道的另一侧 , 相当于位置相差了2个日地距离 , 这个距离虽然在茫茫宇宙中并不大 , 但在我们所能感知的范畴内却已经是非常远的距离了 。
如果用我们的眼睛去看一颗距地球100光年之内的恒星 , 此时相对于背景更为遥远的恒星 , 这颗恒星会发生显著的移动 , 这是因为我们在地球轨道的另一端以稍微不同的角度观察它 , 没看明白?没关系 , 下面的示意图表示的就是这种关系 , 结合着图来看 , 是不是就理解了?如图中所示 , 我们把所观测恒星的这种移动称为视差 。
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视差法计算恒星到地球的距离
在图中我们近似的画三角形 , 地球到太阳的距离称为一个天文单位 , 此时可以计算天体到太阳的距离d , 因为这个距离非常非常远 , 比地球到太阳的距离远得多 , 近似认为这个距离d大约等于地球到该天体的距离 。
当这个三角形的角度p为一个角秒(1°的3600分之一)时 , 其到地球的距离记为秒差距(英文Parsec , 缩写pc) , 它也是天文学上的一种长度单位 。 这个单位比光年还大 , 1 秒差距约等于3.26光年 , 或约30.86万亿公里 。
用上面介绍的这种方法测距离 , 结合使用地面上的望远镜 , 我们可以精确地测量50光年以内的恒星到地球的距离 , 50光年后的精度会迅速下降 , 而200光年之内 , 想要对距离做出合理的推测 , 还需要结合恒星的类型和年龄 。
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