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  • 1 # 量子驛站

    天文學家測量宇宙星體距離的方法有十幾種,我在這裡簡單說一下其中最主要的幾種。

    雷達測距

    這種方法主要應用在距離不是很遠的天體,最遠能達到大概50個天文單位。一個天文單位的定義是地球與太陽之間的平均距離。原因可想而知,因為雷達的功率是有限的,我們想要讓返回的訊號仍能被我們接收到,就需要足夠大的功率。

    這種方法一般用來測量行星、小行星和彗星相對於地球的距離,精度可以達到幾米。

    圖1. 用來跟蹤太空物體和彈道導彈的遠端雷達天線

    視差法

    這種方法在我的另一篇問答《天文學家傾向於用秒差距而不是用光年來描述距離是為什麼》中有詳細的講解。簡單來說就是利用地球位於繞日軌道兩端時恆星位置的差別給出恆星的距離。理論依據就是簡單的三角關係。

    這種方法可以探測4光年到200光年之內的天體 ,主要用來探測近鄰的恆星。距離30光年內的恆星距離可以精確到小於1光年;距離超過200光年的話精度則會迅速降低。

    圖2. 從M87噴射出來的 噴流被認為達到了1500個秒差距,也就是4890光年(照片由哈勃空間望遠鏡拍攝)

    宇宙中的“標準燭光”

    造父變星被認為是宇宙中的“標準燭光”。每一顆造父變星的本徵亮度都直接與他自身的光變週期有關。光變週期長的造父變星本徵亮度就高;相反光變週期短的造父變星本徵亮度就低。這樣透過比較造父變星的真實光度與實際看到的亮度,就可以確定造父變星的距離。

    這種測距法最遠可以達到7000萬光年的距離。

    圖3. RS Puppis是銀河系中最明亮的造父變星之一(圖片由哈勃空間望遠鏡拍攝)

  • 2 # 深空電報

    天體距離測定的方法有很多,適用於不同的情況。如果是近一些的天體如月亮等,可以使用雷達測距,也就是電磁波反射測距,這個方法僅適用於離我們很近的天體。太陽系內的行星還可以使用行星掩食的時間來計算出距離太陽的距離,再由雷達遙測所得的日地距離(1AU)得到具體距離。太陽系外的天體,基本適用三角視差法,這個方法也是以日地距離作為測量基準,適用範圍小於1000秒差距。如果要測量河外星系呢?

    就要用到造父變星法,造父變星的光變週期與亮度是有直接關係的,所以只要測定造父變星的光變週期,我們就可以知道造父變星的實際亮度,與我們觀測到的視亮度向比較,就可以得出造父變星距離我們有多遠了,這種方法是我們測定河外星系與我們距離的常規方式,被稱為量天尺,Ia型超新星的亮度峰值也基本是固定的,相同原理也可以用於測距。

    目前人類已知的最遠的測距方法是哈勃定律和宇宙學紅移,這是天文學家哈勃所發現的。其實這個定律在1929年就已經發現,當時哈勃發現河外星系視向退行速度與距離成正比,這一個很重要的資訊,利用哈勃定律之後我們可以發現遙遠星系光線的紅移與距離成正比。代入到哈勃定律中,我們就可以知道地球和目標天體的距離了,可以用於推算河外星系的距離,至少在數千萬至數億光年以上了。

  • 3 # 雅安李光傑

    利用三角測量誤差測定一個近距恆星,比如北極星,有了一個標準後形成標準燭光測量計算一群恆星並形成一個計算體系,發現了光紅移後更形成光普體計算體系計算遠距恆星及恆星移動速率等等。

  • 4 # 星辰大海路上的種花家

    在天文觀測的過程中,一般有如下幾種天體測距方法:

    1.三角視差法

    太陽系附近的天體可以計算其視差,恆星對日地平均距離(a)的夾角叫做恆星的三角視差(p),則較近的恆星的距離D可表示為:sinπ=a/D

    三角測距法原理圖,但對於離地球太遠的天體測量非常不精確

    距離太陽14光年內的32顆恆星的距離與方位

    2.分光視差法

    對於距離更遙遠的恆星週年視差太小,因此無法用三角視差法測量。分光視差法可以根據恆星的譜線強度去確定恆星的光度,知道了恆星的絕對星等M就可以計算出恆星的距離。分光視差法也只適用於銀河系及其周邊恆星(10萬光年之內)。更遠處難以獲得清晰光譜的恆星,分光視差法也無能為力了

    3.造父變星周光關係測距法

    很多大質量的恆星在其演化到晚期時,會出現不穩定的週期變化現象,在這些週期變化的恆星中有一類天體週期非常規則,我們中文稱叫造父變星。仙王座的δ星中有一顆名為造父一,它是一顆亮度會發生變化的“變星”。造父一的這種亮度變化非常有規律,週期是5天8小時46分38秒鐘,稱為“變光週期”。因此可以透過一顆已知距離的造父變星光度差異計算出其他變星的距離

    4.哈勃定律

    20世紀20-30年代美國科學家哈勃發現幾乎所有的天體都是運動的,銀河系內恆星運動速度約為每秒幾公里到十幾公里,也有更高速的。不過一般太過遙遠短期難以察覺。恆星速度是不一致的、各個方向隨機分佈。天文上將速度分解為沿視線的視向分量與垂直視線的橫向分量。橫向分量導致恆星在天球上移動,由於距離太遠,通常要好幾百年(甚至更久遠)才能累積到可以覺察的角位移,結合距離可求出速度的橫向分量。視向分量沒有這個效應,但它導致多普勒效應。

    哈勃最初研究的臨近星系距離-退行速度分佈

    偉大的天文學家哈勃

    除了常見的幾種方法之外,還有如下幾種測距方式:星際視差法、力學視差法、統計視差法、自轉視差法

    其實雖然有那麼多測距方法,但基本也只能測個相對精確的資料,因為恆星距離遙遠,絕大部分的測量方法都有比較大的誤差,而且距離越遠誤差越大,這個誤差距離可能會隨著天體距離的遠近在數光年至數十光年甚至成百上千光年之間。

  • 5 # 嘿你還真是個人才

    可以找常量,就是不是很精確(所謂精確是自己定的),常量是人為確定的,假如說月亮到地球,光需要n秒才從地球到月亮,所以我們就認為這是常量,以此推算,假如光需要n的幾倍或者幾千億倍,或許還有更大的常量,總所周知,月球和地球的距離不是一直不變,這就產生了誤差,誤差不可避免。

    要是我們把光速定為任何情況下都是一樣的速度,那麼反射光就是光速往返路程的1/2,要測量河系間的距離,這個天文數字就不是我常人所能猜測的了。

    我有個猜測,就是角度問題,假如我們獲得發光體的全域性照,這樣我們在做對比,就有比例尺,因此,計算不是很精確,

    以上是我的猜測。。。

  • 6 # 山河1043

    測定天體由近及遠主要有以下幾種方法,它們使用的距離越來越遠,但是精確度也越來越差。

    1.雷達波法:直接向天體發射雷達波,透過雷達被反射的時間確定距離。適用於太陽系內天體。

    2.三角視差法:透過地球繞太陽的公轉引起的觀測天體位置的變化來確定天體的距離。適用於1000光年以內天體。

    3.造父變星法:透過造父變星的亮度與光度變化週期之間的關係來確定天體的距離。適用於幾百萬光年以內(能分辨出一個星系內的造父變星)

    4.光譜光度法:利用主序星的亮度和光譜型別的關係確定距離,適用於幾千萬光年以內(能辨編出藍巨星——最明亮的主序星)

    5.I型超新星法:I型超新星的亮度是一個定值,透過測定它來測定天體的距離(適用於所有能有I型超新星的星系,不過比較少)

    6.哈勃定律法:透過天體退行速度和距離之間的關係來確定天體的距離(所有星系)。

    上面幾種方法能夠測定的距離越來越遠,但是精確度越來越低。第一種方法可以精確到釐米級別(測定月球);但是最後一種方法有的是有誤差比數值還大,是實在沒辦法才用的方法。要是要根據所要測定天體的距離來選擇合適的方法。

    幾百光年的距離,最好的方法就是三角視差法,精確到幾光年是沒有什麼大的問題的。

    那麼什麼是三角視差法呢,正如這個名詞所表示的意思一樣,顧名思義,這個方法是和人的眼睛有關係的,舉個例子,當我們在看一樣東西的時候,如果分別用兩隻眼睛去看某件東西的時候,會發現這樣東西的位置在兩隻眼睛當中是不同的,就這是所謂的視差,那麼由於東西本身是沒有移動的,那麼兩條視線和這個東西之間就形成了一個三角形,然後我們透過計算兩條視線的夾角以及數學定律就可以計算出某個天體離我們有多遠了。

    一般來說,100光年以內的恆星,可以以更遠的恆星作為背景,在地球冬天的時候對著它拍一張照,在夏天的時候再對它拍一張照。地球冬天和夏天的距離就是地球公轉的半徑。再利用兩個角度,用三角測量法就可以計算出來。

    至於100光年以外的,由於頂角太小了,別的測量方法就比較多了,比如先分析這個恆星的光譜,算出多普勒效應,計算出恆星運動的速度,再根據別的恆星的比較,用三角法計算出。恆星光譜線的位移顯示恆星循著觀測方向運動的速度,這種現象稱為多普勒效應。

    但是,三角視差法的適用範圍最多也就在300光年以內,超出這個距離之後,三角視差法會產生許多的誤差,那麼這個時候,我們就需要更加先進的測量手段了,科學家給出的方法是透過計算造父星的發光頻率來進行測量,由於造父星是變星的一種,那麼其發出的光是呈週期性的,說白了就是造父星發出的光是一閃一閃的,而且每兩次閃爍之間的時間是固定的,由於時間是固定的。那麼我們可以計算出這個期間內造父星的發光總量,那麼光變的週期越長,造父星對外發出的光度越大,然後透過計算周光的關係就可以判定這顆天體處在多遠的距離之外。

    那麼,如果距離更遠一點,超過一百億光年之外那怎麼辦呢,一般來說這個時候我們已經看不見任何的單個天體,那麼造父星觀測法也已經失效了,但現代的科學研究告訴我們,我們這個宇宙是在膨脹的,越遠的物體其發出來的光看起來就越紅,這種現象科學家稱之為紅移,那麼由於光是一種波,波是存在頻率的,那麼通紅計算光的頻率,再帶入哈勃定律就可以知道某個宇宙空間離我們有多遠,同時也可以判斷出某個光飛了多久才抵達到地球,所以,這也是目前為止人類最為靠譜而且準確的計算手段了,

  • 7 # AAAET

    凡是天文科學家他在個人本質上都沒有資格的去測定天文星系的距離資料,當然,他們有特殊的功能現象來反映其資料的定位,我前面文章已經提過,在人體的元素和能量的支配比普通的人員要高出10到15多種元素的支配和能量的支柱,尤其是藝術家科學家和哲學家政治家等,都有這種能量的支配,有很多的著名的詩和著名的電影著作都是暗示過去現在和將來的問題,尤其是咱們國家西遊記的作品,都提供了很多的說明的問題。質疑宇宙的問題我們普通凡人都達不到要求,那麼怎麼知道資料?這就體現了八仙過海各顯奇能,而且都是功能製得出的資訊傳導。我們中國很多人都與我們人類的祖先高階人類的接通訊心傳導得知的理論,而且還有宇宙人的更加執著才能定向宇宙的各項的資料。宇宙人是創始人,也是宇宙的文明的創始人,史前人是宇宙人的執行者,按照了解宇宙史前人才達到宇宙的60%的認知,對於我們現代人類的所認知的資料都是透過他們的各項不同的傳導方式得出的結論和定律,不光如此,連我們地球發展的規律和人類的現實和未來的結果也是他們的設計之中。所以這就是真理的資料。謝謝!

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