地球與恆星有多遠?地球與恆星之間的距離如何測量?方法告訴大家

恆星的距離測量,天文學家叫做測定恆星的“視差”。

所謂視差,通俗地講,就是從不同的地點觀測同一物體,這個物體在它的背景上所產生的位置變化,又叫“視差位移”。

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視差位移圖

例如,你拿著1枝鉛筆,豎立在你面前,並伸出30釐米遠,先用1隻眼睛注視鉛筆的上端,然後用另1隻眼睛做同樣的動作,你將發現鉛筆頂端在它的背景上的投影位置似乎發生了變化。鉛筆伸出得遠一些,位置的變化似乎小了一些,如果再伸得遠一些,就幾乎沒有位置的變化了。作上述觀測時,你如果把前後兩個投影點聯成一條直線,則這條直線,首先是由於你的兩隻眼睛之間的距離造成的;其次,這條直線的長短,和鉛筆伸出去的遠近成反比,而直線的方向並沒有改變。

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同樣的道理,如果在兩個相距很遠的測點上來觀測距串很遠的同一個天體,那麼這兩個測點的視線,同樣在這個天體的背景(天球)上留下兩個投影點(同一天體在天球上的兩個視位置),兩個測點的聯線叫做基線,而兩個投影點的聯線,就是由於測點位置的變化所產生的視差位移。通過數學的運算,可以根據這條基線的長度,和兩個測點與同一天體的兩條方向線(視線)所組成的角度,計算出這個天體的距離。

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用通常的方法,是不能看出恆星在天空中的位置變化的。甚至在地球直徑的兩端,相隔約12880千米的兩個觀測點上,也看不見恆星的位置變化,因為恆星距觀測點的距離是非常巨大的。 最初,雖然有人設想找出一條像地球直徑那樣長的直線來作為測量恆星的基線,但這樣長的直線在我們地球上是找不到的,然而,天文學家卻在宇宙空間找到了,這就是地球圍繞太陽作週年運動的軌道直徑,這條直徑長約3億千米,比地球直徑長約23544倍。有了這條基線,就可以。測量恆星的距離了。

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恆星測量示意圖

在地球軌道的某一點上對某恆星作一次觀測,在6個月之後,當我們處在軌道的相反一點時,又對同一恆星作一次觀測,由於我們觀測點的空間位置變換了3億千米,就使某些恆星在天球上的視位置有了變化,因為恆星距我們觀測點的距離很遠,這種變化當然是極其微小的,通常用弧度的秒數來表示,稱為角秒。通過嚴密的數學計算,當我們在基線長3億千米的兩端測量某一恆星,如果它的視差位移是1角秒,那麼這顆恆星和我們的距離就將超過310000億千米。我們還沒有發現哪一顆恆星在天球的視差位移達到了1角秒,正如天文學家所說,沒有一顆恆星的視差大到了1角秒。在基線長度不變的情況下,視差愈小,就意味著恆星愈遠。因此,視差不超過1角秒也就是說,在最靠近我們的恆星中,沒有哪一顆恆星和我們的距離僅僅只有310000億千米。已經測得的最大視差是0.75角秒,這就是那顆最近的恆星的視差。要確切地決定一顆恆星的視差,至少要觀測3次,天文學家通過第三次的測量結果,才能排除恆星視差的誤差,這種誤差是由於恆星的光在經過天空時,和太陽變位的相對運動所造成的。

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測量恆星的方法圖

太陽距離我們地球1.5億千米。如果我們做一次長途的宇宙旅行來到了太陽上面,我們要走29萬倍地球和太陽之間的距離,才能遇見那顆最近的恆星,這就是視差0.75角秒錶示的距離意義。這個距離比310000億千米還多125000億千米。換句話說,已經發現的那顆最近的恆星,距我們435000億千米,它等於日地距離的29萬倍。

這顆恆星就是我們的比鄰星,除了太陽離地球最近,就只有比鄰星離地球最近的一顆恆星,他離地球的距離是4.3光年。

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比鄰星

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