你知道我們平時都是怎麼測量兩點之間距離的嗎?如果是可以到達的地方,我們可以用尺子直接測量出來。如果是到達不了的地方,我們也可以用雷達測距,通過發射和接收反射雷達波之間的時間差,已知波的速度,就可計算出兩點間的距離。
但由於太陽表面都是等離子體,不會反射雷達波,所以我們無法用雷達測量日地距離。其他恆星也一樣,都是科學家通過非常精巧的手段和方法測量出來的。
首先我們需要了解一下我們是怎麼測量太陽和地球之間的距離的。日地距離的測量最早是利用金星凌日的天文現象,在地球上不同地點測出金星凌日的角度,根據三角函式可以計算出日地距離。隨著科技的發展,我們測量日地距離的方法也越來越多,越來越精確,現在我們知道日地平均距離是1.5億公里。
那怎麼測量太陽系外的恆星到地球的距離呢?這個方法就是周年視差法。這個方法也很巧妙,充分利用了日地之間距離這一條件,也是利用了三角函式計算出這個距離的。在太陽和目標恆星之間連一條線b,當地球運動到和太陽的位置連線a垂直這條線b時,測量地球到目標恆星連線的夾角,這時地球、太陽和目標恆星組成了一個直角三角形,我們已經知道日地距離和夾角,很容易就可以計算出目標恆星到地球的距離。
但是因為隨著恆星距離太陽系越遠,這個夾角就越難測量,誤差也就越大。所以科學家不得不尋找新的方法來測量更遙遠恆星的距離,一般來說,周年視差法只用來測量300光年以內的恆星距離。
下一個登場的測量方法叫做主序恆星光譜測量法。這個方法比較燒腦,需要了解一些相關的天文知識。首先要了解視星等、赫羅圖、絕對星等這些概念,星等數值越小,表示星星就越亮。簡單來說:就是主序恆星的品質不同,其光譜顏色就不同,而這個品質和光譜的不同具有一一對應的關係。所以在地球上測出了某個恆星的光譜,也就知道了該恆星的品質,主序星品質越大實際亮度也就越亮。把這個恆星放在距離地球10秒差距(32.6光年)的地方測得的恆星亮度就叫做絕對星等。而在地球上觀測到的恆星亮度稱為視星等。通過視星等和絕對星等之間的比值,我們就可以計算出該恆星的距離。
當然,主序星光譜測量法也不是萬能的,這個方法只能測量主序星帶上的恆星距離。一般用這個方法測量3萬光年距離內的恆星。再遠就是測量星系的距離了,可以用造父變星測量法或超新星爆發測量法。而更加遙遠的星系還可以通過宇宙學紅移及哈勃定律來測量。這些方法就不一一介紹了,大家下去自己去學習。需要知道的是越遙遠的恆星,距離的測量誤差也越大,隨著科技的進步,測量方法也就越精確。