宇宙如此浩瀚,天體之間的距離通常都非常遙遠(yuǎn),那么天文學(xué)家們是如何測量天體距離的呢?
主要有以下幾種方法。
第一,最直接的方法,朝天體發(fā)射電磁波,然后等著接收返回的電磁波,光速是一定的,乘以時間就是天體之間的距離了。
如果天體之間距離相對較近,第一種方法就不行了,因為即便是光速在浩瀚宇宙面前也是很慢的,我們不可能坐等幾年甚至幾十年,需要用到三角視差法。
這個方法原理也很簡單,利用地球和太陽不同的位置來測量。當(dāng)?shù)厍蚍謩e位于太陽兩端時,觀測的目標(biāo)天體會跟地球和太陽形成一個夾角,角度是固定的。同時我們還知道太陽和地球的距離,一個邊長,一個對角,計算其他兩個邊的邊長就很容易了。
不過如果距離更遠(yuǎn),三角視差法也不能使用了,這時候需要用到第三種方法:造父變星測量法。
變星,其實就是宇宙中亮度變化非常有規(guī)律的恒星,被稱為“量天尺”。之所以這樣叫,有一個重要前提,那就是恒星的亮度與亮度變化周期有著確定的關(guān)系,光度越大,亮度變化周期越長。
舉個通俗的例子就明白了。假設(shè)有兩盞燈,其中一盞燈亮度為1,距離1千米。另外一盞燈你并不知道距離你有多遠(yuǎn),但知道這盞燈的亮度,比如說亮度是0.5,那么這盞燈與你的距離就是2千米。
造父變星的原理也是一樣的。
如果距離再遠(yuǎn)呢?造父變星測量法也不好用了,需要用到光線的紅移。
著名天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)了哈勃定律:宇宙一直在膨脹中,距離越遠(yuǎn)的天體遠(yuǎn)離地球的速度就越快。
紅移就是指光線變紅(波長變長,頻率變低),說白了,天體遠(yuǎn)離地球的速度越快,光就會越紅。
如果我們知道光線到底紅了多少,通過公式就可以計算出天體的距離了!
能夠看出,科學(xué)家們是多么的智慧,可以借助各種方法間接測量遙遠(yuǎn)天體的距離。日常生活中測量距離時,我們通常都會用實實在在的尺子,而科學(xué)家們的這些智慧方法讓我們大開眼界!