恆星距離我們如此遙遠,科學家是如何測量恆星到地球的距離

2020-12-03 星汐科學夢

我們都知道恆星和恆星之間的距離是非常遙遠的,單位長度都以光年進行計算,比如離我們最近的比鄰星也相距我們4.22光年之遙,那麼問題來了,天文學上是用什麼方法測量出恆星之間的距離的呢?下面就帶大家認識一下天文學上的一些恆星測量方法:

恆星三視差法

在這個方法之前,帶大家了解一個概念——視差,簡單的說就是從一定的距離的兩個不同觀測點觀察同一事物的所產生的方向差異。通過視差的角度和和基線的長度,就是測量出所觀察的對象到觀測者的距離。視差法廣泛應用於測量學。而這種方法也經常用於宇宙星體距離測量。在地球上以較遠的星空為背景,觀察一顆距離較近的恆星。由於地球公轉觀測者在對於星空的位置發生了變化,所以一般地球公轉6個月再觀測恆星,此時就利用三角函數sinπ=a/D測量出恆星於地球的距離。

分光視差法

但是使用三角視差法測量恆星的距離也有缺陷,因為恆星距離我們越遠,π的值就越小,以至於無法準確地測量出距離,所以在此基礎上衍生出了分光視差法,該方法是利用恆星的譜線強度去確定星體的光度,由觀此得出的視星等可以利用m - M= -5 + 5logD公式得出恆星到地球的距離。(其中M為絕對星等,m為目視星等,D為距離)。

造父變星視差法

但是分光視差法也是局限性。當觀測的恆星超過100千秒差距(1秒差距=3.26光年)時,就很難得到恆星光譜。從而出現另外一種視差測量方式,那就是造父變星視差法。這種方法來源於上世紀一位美國的女科學家在研究河外星系中的造父星是發現的,她發現造父星的周期越長,光度越大。從而又得出一個關於光度、亮度和距離關係的公式:S∝L0/r2,通過這個公式科學家們把分光視差法可測量的恆星範圍擴大一步,根據這種方法可以測量五百萬秒差距的範圍恆星的距離。

哈勃紅移法

相信很多人都有疑問,那5百萬秒差距的範圍以外的恆星天體的距離怎麼測量呢,目前人類通過天文望遠鏡的可觀測到的距離是138億光年。都是根據的哈勃紅移定律來進行測量的。上世紀20年代,偉大的天文學家哈勃河外星系的視向退行速度和與星系的距離成正比。由於得出定律:v(星系的視向退行速度)=H(哈勃常數)d(星系的距離)。

除了以上分享的這些方法,天文學上測量星體之間的距離還有很多,在此就不一一介紹了。但是不管是哪一種方法,都有其優缺點,所以測量星體之間的距離通過多種方法反覆比較,反覆測量才可以取得較為準確的值。也相信通過科技的不斷進步,人類也會找到更多測量宇宙天體的方法。

相關焦點

  • 如何測量我們到一顆恆星的距離?
    我們都聽說過,在討論星際距離時,涉及到的數字會大得令人難以置信。話雖如此,我們怎麼知道一顆恆星到底有多遠呢?雖然有很多方法來計算我們的行星和另一顆恆星之間的距離,但有三種方法是最主要的。通過簡單的數學和邏輯推理,我們的天文學家已經為我們描繪了一幅更為生動的宇宙圖景。現在坐下來,喝杯茶,讓你的大腦為一些不可思議的數學做好準備。
  • 宇宙那麼大,科學家是如何測量地球到恆星、星系的距離?
    有時我們會很疑惑,太空中星體直徑的距離,如此之遠,科學家是怎麼確定的呢?今天我們就來說說幾種測量天體距離的方法,每種方法都有不同的精度,第一種方法最精確叫三角式插法,兩個人相隔一定距離觀察同一個物體時,物體到兩個人間的夾角叫時差角要想求物體到兩個人的距離分別是多少,可以把問題放進一個三角形來解決,兩個人和物體構成一個三角形,兩個人間的距離作為底邊已知底邊長和頂角視覺差就能利用三角法算出距離測量天體的距離也是同樣的原理。
  • 怎樣測量與恆星之間的距離?
    同樣地,當地球圍繞太陽旋轉時,離地球較近的恆星的位置會穩定地從一個位置移動到另一個位置,而離地球較遠的恆星似乎就沒怎麼動過。利用這一原理,天文學家可以十分精確地計算出附近恆星到地球間的距離。為了計算與恆星之間的距離,我們從太陽的位置到那顆恆星做一條垂線。已知地球到太陽之間的距離和視差角。利用三角學,我們可以得到 tanA= 相反邊 / 相鄰邊,其中A是視差角,相反邊是地球與太陽間的距離,而相鄰邊是太陽與恆星之間的距離。所以,p=1/d,d=1/p.】
  • 怎樣測量與恆星之間的距離?
    同樣地,當地球圍繞太陽旋轉時,離地球較近的恆星的位置會穩定地從一個位置移動到另一個位置,而離地球較遠的恆星似乎就沒怎麼動過。利用這一原理,天文學家可以十分精確地計算出附近恆星到地球間的距離。注意,六個月之後,地球已經在太陽的另外一邊。由於視差效應,恆星在夜空中的位置會發生變化。比較兩次的測量結果之後可以計算出視差角。視差角與到恆星的距離有很明顯的關係。
  • 天文學家如何測量恆星間的距離,結果準確嗎
    宇宙如此浩瀚,以至於我們不得不使用光年這種距離單位來衡量宇宙中星體間的距離。即便如此,對於很多恆星、星系來說,它們距離我們太過遙遠,似乎讓光年這種距離單位覺得不夠用了,比如,某某星系距離我們幾億光年。
  • 茫茫宇宙中,科學家如何掌握系外恆星與地球的距離?
    你知道在中世紀的航海時代,沒有雷達,航海家是如何測量船隻與遠處島嶼的距離嗎?用的是一種基礎的方法,視差法。站在甲板上,伸出拳頭,測量島嶼的方位角,橫向行駛一段距離,再重複上述動作即可得出答案。但要知道這個尺度放到宇宙中就猶如一顆沙子一般渺小。在茫茫宇宙中,尺度變大,科學家是如何掌握恆星與地球的距離的?
  • 科普:天文學中是如何通過視差法測量地球和恆星之間的距離的?
    自從天文學誕生以來,如何測量距離就是天文學中的一個難點。即使到了現在,精確的測量天文學距離依然有著很大的挑戰性,儘管天文學中有著不少的方法用來測量距離。這裡,我們簡單的介紹一下,視差法是如何用來測量地球(或者太陽系)到其它緊鄰恆星的距離的?當然,視差法有她的使用限制,距離遙遠的恆星,這種方法是無能為力的。
  • 科學有道理:科學家如何測太陽系外恆星的距離?
    在測量地球直徑和日地距離的過程中,科學家們無一例外都利用了三角函數,通過構建三角形,通過巧妙的方法測出其中某些角度和邊長,最終求出了這些看起來「根本無法測量」的數據。今天,我們依然要利用三角函數,測出比太陽系更遠天體——系外恆星的距離。
  • 如何用手指計算出恆星與地球的距離?
    如何用手指計算出恆星與地球的距離?為了測量近鄰恆星的距離,天文學家們首先在地球位於太陽一側時(比如1 月份)先測量一次恆星的方位,當地球運動到相對太陽的另一側時(7 月份)再次測量恆星的方位。由於兩次測量時,地球位於相距較遠的兩點,因此測量的恆星方位將會有細微的差別。一年之中,恆星方位偏離其平均方位的最大值稱為周年視差。
  • 科學家是怎麼計算一個恆星或一個星系離地球的距離的?
    在上小學時,我們就了解了地球與行星、恆星和星系的驚人距離。太陽距離地球約1.5億公裡,這一距離被稱為"天文單位"(AU)。我們最親近的鄰居金星,離太陽0.72AU,而火星離太陽1.52AU。海王星,最遙遠的行星,距離太陽30AU(即448億公裡)。1977年發射的旅行者2號宇宙飛船兩年後才到達木星,但直到1989年才到達海王星。
  • 如何用手指計算出恆星與地球的距離?
    右圖:分別從地球公轉軌道的兩端測量目標恆星方位相對於背景恆星的偏移(即視差),利用這個偏移就可以計算出恆星與地球的距離。  這種現象是由於你的兩隻眼睛並不完全在同一個位置造成的,它們之間有幾釐米的距離。因此,當你用兩隻眼睛分別觀察同一個前景物體(比如手指)的時候,兩隻眼睛的視線方向會稍微有一點差別。
  • 行星間的距離是如何測量的,通過測量行星的距離我們發現了什麼?
    浩瀚的宇宙之中存在著無數的天體,有質量和密度巨大的恆星,它們能夠發光發熱,就像我們的太陽就是一顆恆星。還有圍繞著恆星在固定軌道之上運行的行星,比如我們的地球就是這樣的一顆行星。還有圍繞行星而運行的衛星,地球擁有唯一的一顆衛星,也就是月球。
  • 地球到月球的距離是多少?科學家如何測量地球到月球的距離?
    地球到月球有多遠地球到月球的平均距離是384,400千米 。月球離地球近地點距離 為 35.7萬 千米 (就是地表到月表);距離地球最遠的遠地點距離為40.6萬千米(就是加上月球與地球的直徑)。 月球是離我們地球最近的星球。
  • 科學家測出一個恆星的距離是假的?實際距離會是測量距離的很多倍?
    我們不用自己發光去探測東西,每個行星都有自己繞著轉的的會發光的恆星,就像地球有太陽一樣,這個1400光年其實說的是那個恆星到我們的距離。而恆星行星一般都離很近(小於一光年)所以我們可以確定的說那個行星離我們也是1400光年。
  • 科學家是如何知道天體距離我們有多遠呢?
    經常聽到各種關於天文的報導,動輒距離上千上萬光年,對於如此遙遠的距離,科學家又是如何得知的呢。簡單一個字概括,就是「看」,用啥看?用望遠鏡看。不過,測量地月距離就不需要利用望遠鏡了,由於距離很近,直接採用電磁波測距就行了,由於電磁波的速度是光速,一來一回就可以計算地月距離了。下文主要說說那些距離地球比較遠的天體,究竟是如何計算天體距離的。
  • 我們能看到最遙遠的恆星有多古老?
    根據星系內部恆星的年齡,以及已測量到的星系距離,我們可以確定它們內部的恆星是何時形成的。  我們如何將目前已有的數據整合起來,確定宇宙中所有恆星的年齡?我們知道宇宙有138億年的歷史,而可觀測到的宇宙跨度約為465億光年。那麼,這兩者之間的關係是什麼?當我們觀察一顆恆星時,我們可以知道它與我們的距離,但是我們如何知道它的年齡呢?
  • 宇宙中的遙遠距離是如何測算的?
    如下圖的示意圖所示,用照相的方法先記錄恆星相對於其周圍恆星的位置,然後6個月之後,再用照相的方法記錄該恆星的位置,而此時的地球已經繞著太陽運行到了軌道的另一側,相當於位置相差了2個日地距離(稱為「天文單位」,符號是AU),這個距離雖然在茫茫宇宙中並不大,但在我們所能感知的範疇內卻已經是非常遠的距離了。
  • 宇宙的距離階梯:我們是如何測量浩瀚宇宙的大小
    科學家們已經逐漸發展出多種測定遙遠星系距離的方法我們能夠觀察到的最遙遠的星系誕生於宇宙之初,極其古老沙普利和柯蒂斯的辯論沙普利相信我們的銀河系直徑大約30萬光年
  • 天體學家獲得了系外恆星到地球距離的精確測量值
    12月3日,宇宙和天體學家提前拿到了聖誕禮物:地球到系外恆星的精確距離。約翰·霍普金斯大學的亞當·裡斯因共同發現暗能量而獲得了2011年諾貝爾物理學獎,他說:「我在zoom上聽到了這一消息,簡直幸福得難以言表。」
  • 天文學家是如何確定恆星的大小和距離的?
    目前,有多種方法可以幫助我們丈量恆星間的距離,而最基礎的方法就是幾何視差法。在6個月的時間內,拍攝在地球軌道上點1和點2的同一顆恆星,當R = 1天文單位時,恆星相對於較遠背景恆星的位移相當於1秒弧長(3.26光年)、2秒弧長1/2秒、10秒弧長1/10秒等。