卡洛琳娜

每当发现新的天体或者天文事件时，天文学家总会告诉我们这个天体离地球有多少光年。既然光速是已知最快的速度，那么，天文学家如何在短时间内知道天体离地球有多少千光年，多少百万光年，甚至多少亿光年呢？

对于遥远的太阳系外天体，我们不可能向那些天体发射光，比如无线电波，然后等待光反射回来，再通过时间差来算出天体的距离。因为光速是有限的，天体离地球又非常遥远，我们在时间上等不起。而且人类也无法发出功率非常高的光，我们不可能测到被反射回来的极其微弱的光。

事实上，由于天体能够发出光，当这些光跨越星际空间来到地球上时，我们通过接收这些光就能测出天体的距离，不管它们离地球有多远。

对于距离地球几百光年的恒星，可以通过三角视差法来测量。想象一下，伸出一只手到眼睛的正前方，并且竖起一根手指头，然后分别单独用左眼和右眼来观测手指头。可以看到，两只眼睛看到的手指头方位是不一样的，手指头相对于背景发生了移动，这就是视差。

同样的道理，当地球分别处于太阳两侧时，我们时隔半年来观测同一颗恒星，就会发现它相对于背景星空的位置发生了变化。只要测出视差角，再根据日地距离和三角函数，就能算出恒星与地球的距离。

另外，对于处在主序星阶段的恒星，可以根据光谱分析来确定它们的距离。宇宙中还有特殊的造父变星，它们的光度变化具有周期性，并且能够与距离相联系上。通过造父变星这种“量天尺”，甚至还能够测出河外星系的距离，当年仙女座星系就是这样被哈勃首次确定为河外星系。

对于那些数亿光年外的星系，需要通过非常特殊的Ia型超新星来测量距离。而那些远在数十亿甚至上百亿光年之外的星系，只有通过哈勃红移法才能测出来。因为宇宙空间在均匀膨胀，通过星系光谱的红移值可以确定它们的退行速度，再由哈勃定律可以算出距离。

通过哈勃红移法，天文学家确定了最远星系GN-z11的距离可达134亿光年，这意味着我们现在接收到的光是这个星系在134亿年前发出的。因为光在1年的时间里传播1光年的距离，所以只要知道距离，就能知道光是什么时候发出的。

不过，对于遥远的星系，由于空间膨胀导致它们的退行速度非常快，有些甚至超过光速，它们现在早就不在当年发出光的位置。例如，GN-z11星系经过134亿年的退行，目前已经运动到了320亿光年之外。

火星一号

这个问题很有意思。

天体距离的测量方法有很多。

当距离很近的时候，比如月球和地球之间，我们可以用电磁波的形式，发射个电磁波过去，然后等着回收，我们知道电磁波的速度为光速，时间又知道了，地月间的距离也就出来了。

但当测量更远的天体，电磁波虽然是光速，也显得慢了，这时候，就要变化思路，使用三角视差法。如下图：

当地球分别在太阳的两端，我们要观测的恒星跟地球会形成的一个夹角，角度为P。我们已经知道了太阳和我们的距离，三角形只到了一个边长，一个对角角度，求另外两个边的长度这么简单的数学题，就不用再说了吧。

三角视差法反对于较近距离的天体观测是非常好用的。但是当着天体离得我们太远，这个方法就不能用了。

这个时候聪明的科学家们找到了另一个方法：造父变星测距法。

所谓变星，就是宇宙中明暗变化非常有规律的恒星，它们是地球人的量天尺。

为什么这么说呢？

它们的星等（亮度）和光变周期（亮度变化周期）之间有一种确定的关系——周光关系，即光度越大，光变周期越长。

不扯听不懂的，简单来说，这就像两盏灯，一盏离你100米，亮度是1，另一盏灯你不知道它有多远，但是你知道它的亮度是0.5，好了，这时候你就可以断定，第二盏灯是在离自己200米的地方。（这只是一种简单的比喻，如上，变星不都是一样的）

变星，是人类在宇宙中寻找到的指路灯塔。

如果再远一点，远到我们都看不到恒星了，这时候造父变星也没用了，怎么办呢？

科学家们还有办法，那就是光的红移。

有个哈勃效应，说的是：宇宙在膨胀，所以，离我们越远的天体，远离我们的速度就越快。

而光的红移是指，天体离开我们的速度越快，那么来自它的光的频率就会越低，大白话理解，就是离得越快，它的光越红。

当科学家们知道来自它的光到底红了多少，然后代入公式（哈勃常数），就能得出距离了。

不得不说，科学家们都是人类之光，实在脑袋瓜子太聪明了！

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科学重口味

要知道遥远的星光，是从多远射过来的？其实有很多办法。这些办法，在天文学上，充当着不同尺度的“量天尺”。简单来了解下吧！

第一种：古老的三角形视差法。

早在地球航海时代，人们为了绘制地图，就发明了运用三角形特征的远距离测量方法。基本原理如下：一个三角形，如果底边的长度已知，两个底角也已知，就可以计算出目标顶点到底的距离。底边的长度越长，其计算的精度也就越高。因此，我们只要选择一个足够长的已知直线段距离，然后在其两端观测远处的目标，获得两端观测的视角，就能运用三角形的结构法则计算出距离了，这就是古老且有效的三角形视差法。

如果要测算月球到地球的距离，就必须把底换成地球的直径，才能得到比较靠谱的精度。在地球的两端分别用一个望远镜同时观察月亮，分别获取两端的视角后，就能计算出地月距离了。

而要计算恒星到地球的距离，地球的直径显然也就不够用了。这时一般会利用地球公转的直径作为三角形的底边。一般夏天用望远镜观察一下目标恒星获得视角，当地球转到太阳另一边，也就是冬天时，再测一次目标恒星的视角，这样就可以计算目标恒星到地球的距离。

第二种：标准烛光法。

对于更远的距离，天文学家想到，可以一个已知距离恒星的光亮为标准，然后对比其他天体与之的明暗关系，来估算其距离。

这当然首先要进行大量的观察，然后再运用统计学就能获得光亮与距离之间的对应关系。而天文学上，有两套描述星光亮度的系统。

一套叫做视星等。

天文学家把夜空中比较亮的织女星（距离地球约25光年）作为参考标准，把它的亮度定义视星等为零。所有视星等为负数的星星都比织女星亮，而视星等为正数的星星则比织女星暗，而且每一等之间的亮度大约差2.5倍。

比如，一颗视星等为–1.0的星星的亮度是织女星亮度的2.5倍，而对一颗视星等为+2.0的星星来说，织女星的亮度是它的6.25倍（也就是2.5×2.5）。

这样根据不同星星的视星等，我们是否就能估算出它们与我们的距离了呢？还不能，因为有些星星只是反射光，有些是自己发光，而且不同的恒星光源的强度也不同。

于是，天文学家又提出了一套系统，叫“绝对星等”。

这个方法就是假设把一颗恒星放到32.6光年的地方，然后测量它的视星等，绝对星等描述的是恒星真实的亮度，每一等级之间亮度差距当然与视星等一样。

比如，天狼星的视星等是-1.47，但绝对星等是1.42，也就是说天狼星看上去亮是因为离我们近。而猎户座参宿七视星等是0.12，绝对星等却是-7.84，所以它是一颗距离我们很远且超亮的恒星。

既然知道了星星们的发光强度，又知道了光亮随着距离的递减程度，当然就能计算出星星与我们的距离，但这个办法也仅仅对银河系内的星星有效。

第三种：宇宙红移

如果更远，要测量星系与星系之间的距离，天文学家们也有办法。

这个办法最早由哈勃发现。首先，我们知道星系都会发射几种固定的光谱，这些光谱就像是星系的“指纹”。

远离我们的星系，它们的光谱线就会红移（光的波长被拉长），哈勃当时认为这是多普勒效应，但现在我们知道，这不是多普勒效应而是宇宙膨胀导致的。所以说，哈勃也算“歪打正着”地的提出了著名的哈勃定律：星系推行速度与距离成正比，其比值就是哈勃常数。

所以只要知道遥远星系的红移程度，我们就能估算出它们与我们之间的大致距离。

总结

原来我们只能测量方寸之间，现在我们已经开始测量浩瀚的星空。从天文学上“量天尺”的逐步升级就可以看出来，科学是无数代人一点一点积累的产物，是人类创造出来的最无法估量的传承之力。

想法捕手

首先说明一下，这个问题问得不是很严谨，更准确点得说法是，怎么通过这所谓得“一束光”去判断发光源距离我们有多远，毕竟光年是个距离单位。

在这里，我们了解一下关于天文测距的一些知识。测量宇宙中任何一个天体与地球的距离，最直接的方法是三角测量法，即视差测定。但这个方法对于宇宙尺度来说太局限了，只能测定400光年以内的距离，再远就实在测不出来了，因为视差实在是太小了。随着天文学的发展，现在的天文学家用的准确度相对很高的一个方法是“造父变星”测距法。造父变星又是什么？

这里，我们应该纪念一下一位身残志坚的英国青年古德里克，虽然他的生命只有22年，而且还是个聋哑人，但上帝给了他一双超强的眼睛，18岁的时候，他仅凭一双肉眼，就测定了被称为魔星的英仙座β星的亮度变化周期为2天20小时49分8秒，确实是火眼金睛啊，不但测量准确得让人惊讶，他还指出这是由一亮一暗两颗恒星组成的双星系统。在他去世前，他还发现了另外两颗著名的变星，仙王座δ（中文名造父一）和天琴座β（浙台二），其中以仙王座δ星为代表的本身光度就在变化的星星我们称之为“造父变星”。到了1908年，美国女天文学家李维特（也是一位聋哑人，敬意献上）通过对造父变星的研究发现，造父变星的亮度与光变周期之间存在着数学关系，也就是说，我们只需测定出一颗造父变星的光变周期，就能通过经验公式求出这颗星的绝对亮度值，然后再根据视亮度与距离的平方成反比的规律，测定出视星等，从而算出距离。

所以，“一束光”不足以让我们判断光源的远近，我们得综合得看，毕竟这不是一元一次方程！

清明的星空

科学家怎么知道光线是从多少光年外的星体上发出的？

测距这是一个由来已久的话题，从古代的记里鼓车道现代的激光测距，时代在进步，它的本质并没有变，一个记录轮子滚过的距离，另一个则记录光跨越距离的时间，计算出与目标之间的距离，但有一个问题，如何测出星星的距离？

日地距离测量？

日地距离测量似乎是一件很简单的事情？你想得没错，太阳天天见，我们只要在地球上找两个距离相隔最远、能同时看到太阳地方，然后确定两点间距离，同时测量太阳的视角，根据三角函数即可计算出太阳的距离，事实上这个方法可行，但由于底边太小导致测量出来的角度几近误差，导致整个距离非常不准（大约在公元前一世纪的《周髀算经》就介绍了这个方法）。

近代对于日地距离的测量五花八门，但精度不一而足，最精确的测量方法是1726年哈雷就提出的：不同地点观测金星凌日来测量日地距离的方法。

这里借用火星菌的图说明下（请火星菌原谅），当然这需要精确的观测资料，1769 年5月23日，在欧洲天文学家与在塔希提岛的库克船长合作观测下，得到了精确的观测资料，1771年，法国天文学家拉朗德（Lalande）根据这次精确的观测资料，计算出日地距离约为 1.52～1.54亿千米，跟现代测量的平均距离149597870千米非常接近，误差不到3%。

现代天文测量日地距离则是在东西大距时用雷达测得与金星的准确距离，再通过三角函数计算出日地距离（太阳表面都是等离子体，而且都是全频带干扰，因此无法用雷达测距）。

太阳系行星距离测量

距离不远的行星都可参考现代测距方式，雷达，这个很简单，计算发射与回波距离即可，根据多普勒频移修正一下，基本可以做到非常精确。

距离比较远的外行星，因为有了日地距离的准确数值，那么可以观测行星的公转，再通过据开普勒定律：任意两个天体与太阳距离之比的立方等于公转周期之比的平方，地球的距离已知，地球的公转轨道直径已知，那么天体与太阳的距离也能被计算出来。

太阳系外的恒星距离测量

知道了日地之间的距离，那么可以用它来做很多事情，至少不那么遥远的天体都可以通过这个方式测量出来，其实也很简单，就是计算三角函数，看图便可知：

不过当天体超过300光年后，误差会越来越大，因为这个夹角几近平行，因此更遥远的天体就没法用这个方式了。

主序恒星光谱测量法

这个适合在主序阶段恒星光谱测量，主序星是燃烧氢元素为主阶段的恒星，它的光度与质量以及距离有着严格的对应关系，因此只要测量目标恒星的光谱即可根这个关系得出它的绝对星等，继而计算出它的视星等，根据视星等与绝对星等之间的距离关系也就知道了它的距离。

当然这个测距需要我们对恒星大量研究后得出的赫罗图，也需要绝对星等和视星等之间转换的公式，都是建立在前人栽树的基础上的。

造父变星距离测量与Ia超新星距离测量

造父变星的的光变周期与它的光度成正比，因此可以用来测量恒星或者星系之间的距离。造父变星这个名字的来历是仙王座δ星，1784年时被约翰·古德利克确定是一颗变星，而中文名造父一则成了这一类恒星的名词。当然造父变星类型有很多，应用时也必须适合变星的类型。

船尾座RS是银河系中最亮的造父变星之一，照片由哈勃空间望远镜拍摄。

另外Ia型超新星也是常用距离测量方法，大多Ia型超新星是白白矮星吞噬了伴星的物质超过钱德拉塞卡极限时出现简并核失控核聚变，短时间内释放月10^44J的能量，远超白矮星的引力结合能，因此在爆发后白矮星消失，彻底成为弥漫星云。

它这个爆发时光度非常标准这个特性被用来测距，只要遥远的某个星系Ia型超新星爆发，那么它的距离就确定了

比较值得一提的是1998年，两个团队就通过遥远星系的Ia型超新星爆发，得出了宇宙正在加速膨胀的结论，因为根据现代宇宙膨胀的哈勃常数，感测得到的似乎要比计算值遥远10%-15%，两个团队一起获得了2011年的诺贝尔物理奖。

通过红移值推算遥远星系的距离

这个是建立在准确测得哈勃常数的基础上，比如普朗克卫星测量得到的哈勃常数约为67.15千米/秒/百万秒差距，那么宇宙将在145.6亿光年外超过光速，而从地球到146.5亿光年的位置上膨胀速度都不一样，因此可以根据这些速度产生的红移推算出星系所在的距离，只能大致确定，并不是特别精确，可能误差达上千万光年甚至更多。

距离越远，误差越大，当然现代天文的测量技术也在一天天进步，也许未来会有更精确的测量方法出现。

星辰大海路上的种花家

任意“一束光”是不行的！人类还没有牛到接收到任意一束光，就能立马知道来自哪里距离多少。

但如果是来自恒星或天体的光，持续且稳定，则可以推算出和该恒星之间距离。实际上人类一直见证的是历史，当我们仰望天空，看到的是1.3秒前的月亮，8分钟前的太阳，434年前的北极星（现阶段是勾陈一）。反过来，假如北极星系存在智慧生命，他们看到我们的太阳也是434年前的，而那颗太阳正在哺育明朝万历十五年的老百姓。

言归正传，如何测算来自天体的光芒从而判断距离呢？

1.对于本星系的恒星，其发射的光多普勒效应会造成光谱红移，测量这个红移量就能推算出距离。

2.对于外星系恒星，使用造父变星法，即光变周期越长，绝对星等越小，通过光变周期推算星等。而星等和距离存在函数关系，从而算出距离。

3.对于较近的恒星使用日地距离三角函数法测算，这样更精确。

此外还有力学差视法，群星差视法，威尔逊巴普法等等修正，或者弥补一些数据。

日月金罡

我们经常能看到有新闻报道说天文学家又发现了一颗距离地球几十或者几百光年的“超级地球”

不少人对于天文学家口中的精确数字都是有些怀疑的，月球距离我们38万公里，比邻星距离我们4.22光年，仙女座星系距离我们254万光年，这些数字并不是天文学家们信口胡说，而是经过科学测量的。

近距离天体的测距一般用电磁波反射方式来进行，比如我们向月球发射一束电磁波，然后等待它被月球反射回来，这样一来一回我们就获得了月球的精确距离，1969年阿波罗11号的宇航员们还在月球表面放置了激光反射镜，从此地面天文台只需要一束激光就能获得实时地月距离，激光测距还揭示了月球在以每年3.8厘米的速度远离我们。

对于太阳系外恒星的测距显然不能用电磁波法，而需要用到“三角视差”，通俗来说就是利用地球观测目标恒星时的夹角进行距离测量，但这种方法的适用距离也不长。

在我们的宇宙中存在着一批“造父变星”，它们的光变周期和光度是呈现正比例关系的，就好比一支蜡纸距离一米时亮度为1，距离两米时亮度为0.5，那么科学家就能利用亮度来计算出准确的距离。

测量远距离星系的终极办法就是哈勃红移，因为我们的宇宙是一个不断膨胀的宇宙，星系的退行时光谱会越来越红，而我们又知道精确的宇宙空间膨胀的产生的哈勃常数，两相对照下来就获得了目标星系的距离。

宇宙探索未解之迷

天文学上测量星星之间距离的方法很多，这里简单介绍比较常见的几种方法。

1，三角视差法，这个方法是以地球、太阳和要测量的星星为三个顶点的三角形，一般的以半年的周期测量，因为这时的视角差最大，有时也用周年视差测定距离，这里涉及到的公式术语就不介绍了。

2，由于有的恒星极其遥远，视差非常小，这时就不能用三角视差法了，只能根据测量星星的光谱去确定那颗星星的光度，光度可以对应绝对星等，然后通过观察到的视星等比较得到星星的距离，这叫分光视差法。

3，对于遥远的移动星团，也可以根据它们的移动速度来确定距离，这里有一个局限性，那就是移动星团必须假定为同向、等速等限制，可以想象真正符合标准的星团一定是少之又少的。

以上三种方法虽然一个比一个测量的距离更远，但无论再远也必须在银河系内，出了银河系，都不管用了。

4，在物理学中，光度、亮度和距离存在着关系，光度指的是星星发光的本领，亮度是星星的视星等，这里引进就造父变星，造父变星指星星有的有光变周期，因为光变周期和光度的关系，就能求出距离来。

不过以上介绍的几种方法的中间星星的距离，就要用统计方法和间接方法来解决了。

5，其实最有效的方法就是根据天体发射光的红移来计算，因为都在运动，那么距离就会变化，变化就产生了光的谱线红移，谱线红移和距离存在着比例关系。

当然还有其它方法来测量，今后还会找到或者发现更多更好的测量方法，这里就不一一介绍了，欢迎评论区留言评论。

诗人的眼睛83314

科学家是使用射电望远镜来观察和计算的.

这种射电望远镜天线看起来就是一个巨大的“碗”.天线用金属制成.一般说,天线的直径愈大,接收的射电波愈多,分辨率也愈大.人眼能够看得清,分得开的两上物点的角距大约是1角分（1度等于60角分）,如果两个物点靠得很近,它们的角距小于1角分,就分辨不出来,只看成是一个物点.因此1角分就是人眼的分辨率.如果用光学望远镜去看物体,分辨率就会大得多；望远镜的口径越大,分辨本领越高.若用120折反射望远镜去观测,分辨角约为1角秒（1角分等于60角秒）,比人眼分辨率高60倍.射电望远镜的天线可以转动,以便指向天空任一方向,并能进行跟踪.目前世界上最大的全可动抛物面天线射电望远镜的天线直径已达100米.它的可动部分重3200吨.100米直径天线的分辨率约为33角秒,相当于从125米外看一枚2分硬币.

那科学家是如何通过射电望远镜计算光年的呢？

那些星体距离地球几光年,所以我们看见的就是它们几年前的样子.关于测量星体和地球的距离,目前比较普遍的是三角视差法.三角视差法是把被测的那个天体置于一个特大三角形的顶点,地球和太阳是这个三角形的另外二个顶点,那个天体与地球和太阳的连线会形成一个夹角,通过测量地球到那个天体的视角,就可以求出那个天体和地球的距离.夹角的单位是角秒,距离的单位是秒差距,角秒数和秒差距数互为倒数.1秒差距=3.26光年.其他方法还有分光视差法、星团视差法、统计视差法、造父视差法和力学视差法等.

柯南泡妞

需要用光年为单位表示的距离，都是很远的距离了，这种情况下红移测距法，应该是比较常用的。

经过观察发现宇宙中的天体存在普遍红移的现象，普遍红移推导出来宇宙是一直在膨胀的，这就是宇宙膨胀理论。

宇宙在膨胀，而且宇宙每个地方的膨胀速度都一样。

距离地球越远的地方，远离我们的速度越快，红移也越快。

由于膨胀速度到处一样，所以天体远离地球的速度和与地球的距离，就有一定的关系。

因为上面的原因，天体远离地球的速度跟与地球地球之间的距离，可以最终画出来一条距离和红移度的曲线。

然后测量天体在一个时间内的红移度，就可以直接计算出来距离。

關鍵字: 光年 天体 科学