科學家是用什麼方法測得地球和任何星球之間的距離的?

紅塵一個過客




人類測量地球到其他星球的距離有很多方法,具體採用那種方法,一般是根據所測星球到地球的距離在什麼範圍。

天文學家常用的方法有:三角視差法、分光視差法、星團視差法、統計視差法、造父變星視差法等。測定恆星與我們的距離,500光年內,用三角視差法;10萬年內用光度法;5億光年內用造夫變星為標準;更遠處的星系,只能由星系的紅移量用哈勃定理推算星系的距離。



三角視差法是一種利用不同視點對同一物體的視差來測定距離的方法。對同一個物體,分別在兩個點上進行觀測,兩條視線與兩個點之間的連線可以形成一個等腰三角形,根據這個三角形頂角的大小和已知底邊的距離,就可以知道這個三角形的高,也就是物體距觀察者的距離了。

例如,我們可以利用地球在公轉軌道上不同的位置,觀察同一顆恆星,並測量出地球兩位置點和恆星連線的夾角。因為我們知道地球到太陽的距離,這樣就可以算出恆星到地球的距離了。

分光視差法是分析恆星譜線以測定恆星距離的一種方法。以秒差距為單位的恆星距離r與它的視星等m(視星等)和絕對星等M之間存在下列關係:  

5lgr=m-M +5



只要我們能測出這個星團中某一顆主序星的顏色,馬上就能知道它的光度,把光度和這顆星在天上看起來的視亮度加以對比,略作計算,我就能求出這顆星的,也就是這個星團的距離。

脈動著的造父變星有一種奇異的規律性:脈動週期和光度存在單一的對應關係。只要測的造父變星的脈動週期,就能得出它在一個脈動週期中的平均光度。把這一數值和我們觀測到天上此星的平均亮度加以對比,即就可算出它的距離。



天文學家哈勃發現,河外星系視向退行速度v與距離d成正比:

v = H0×d v為退行速度,d為星系距離,H0為哈勃常數。

哈勃定律有著廣泛的應用,它是測量遙遠星系距離的唯一有效方法:只要測出星系譜線的紅移,再換算出退行速度,便可由哈勃定律算出該星系的距離。



對於行星,我們用開普勒第三定律,進行計算就可以了:4π^2.a^3/T^2=G(M+m),

式中M是恆星的質量,m是行星質量,a是軌道的半長軸,T軌道週期。


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