科学家是用什么方法测得地球和任何星球之间的距离的?

红尘一个过客




人类测量地球到其他星球的距离有很多方法,具体采用那种方法,一般是根据所测星球到地球的距离在什么范围。

天文学家常用的方法有:三角视差法、分光视差法、星团视差法、统计视差法、造父变星视差法等。测定恒星与我们的距离,500光年内,用三角视差法;10万年内用光度法;5亿光年内用造夫变星为标准;更远处的星系,只能由星系的红移量用哈勃定理推算星系的距离。



三角视差法是一种利用不同视点对同一物体的视差来测定距离的方法。对同一个物体,分别在两个点上进行观测,两条视线与两个点之间的连线可以形成一个等腰三角形,根据这个三角形顶角的大小和已知底边的距离,就可以知道这个三角形的高,也就是物体距观察者的距离了。

例如,我们可以利用地球在公转轨道上不同的位置,观察同一颗恒星,并测量出地球两位置点和恒星连线的夹角。因为我们知道地球到太阳的距离,这样就可以算出恒星到地球的距离了。

分光视差法是分析恒星谱线以测定恒星距离的一种方法。以秒差距为单位的恒星距离r与它的视星等m(视星等)和绝对星等M之间存在下列关系:  

5lgr=m-M +5



只要我们能测出这个星团中某一颗主序星的颜色,马上就能知道它的光度,把光度和这颗星在天上看起来的视亮度加以对比,略作计算,我就能求出这颗星的,也就是这个星团的距离。

脉动着的造父变星有一种奇异的规律性:脉动周期和光度存在单一的对应关系。只要测的造父变星的脉动周期,就能得出它在一个脉动周期中的平均光度。把这一数值和我们观测到天上此星的平均亮度加以对比,即就可算出它的距离。



天文学家哈勃发现,河外星系视向退行速度v与距离d成正比:

v = H0×d v为退行速度,d为星系距离,H0为哈勃常数。

哈勃定律有着广泛的应用,它是测量遥远星系距离的唯一有效方法:只要测出星系谱线的红移,再换算出退行速度,便可由哈勃定律算出该星系的距离。



对于行星,我们用开普勒第三定律,进行计算就可以了:4π^2.a^3/T^2=G(M+m),

式中M是恒星的质量,m是行星质量,a是轨道的半长轴,T轨道周期。


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