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作者:star life
审核:阿白特尔
小A:个人感觉,应该是干货比较多的科普
晚上,我们仰望星空,在条件好的情况下,我们可以看见满天繁星。为了弄清这些天体,人们就要对这些天体进行观测和测量,根据观测到的数据进行理论计算,从而得到想要的结论。在天文学中,对于这些恒星、行星、深空天体和宇宙中其他天体进行观测,从而得到理论计算所需要的数值的学科,叫做天体测量学,这是天文学的一大分支。今天,就让我们来聊一聊如何测量恒星的距离。
我们都知道,恒星距离太阳的距离是不同的,但都非常遥远。因此在测量恒星距离的时候,我们不可能用地球上的长度计量单位。这时我们就要用其他的长度单位,光年就是其中之一。它的定义是指光在一年的时间中,在真空中所通过的距离,约为94605亿千米。恒星距离都非常遥远,比如最近的比邻星距离太阳也有4.2光年,而其他恒星就更远了,几百光年、几千光年甚至上亿光年。其实,我们测量恒星距离的单位不止光年。在测量距离相当远的恒星和其他河外星系时,光年这个单位也显得很小,于是人们又根据观测规定了另一个更大的单位——秒差距。
我们在夜空中看到的恒星的位置,其实都是视位置,即它们在天球上的投影(天球:恒星距离我们并不是无限远,但我们的视线却能够沿着恒星的方向延伸到无限远处,所以我们看到的恒星位置,都是在无限远的一个球面上的投影,这个球面称为天球)。那么,地球在围绕太阳运动,当地球运行到位于太阳两侧的相对的位置时,我们在地球上所观测到的同一颗恒星的位置肯定不同。那么,只要我们测出这个差异,就可以根据几何知识来求出恒星的距离。
一秒差
我们管这种因地球公转而导致恒星视位置变化叫做恒星周年视差。我们可以根据恒星周年视差来人为规定一种长度计量单位——当恒星周年视差等于一角秒(角秒是弧度单位,一角秒等于一度的三千六百分之一)时,恒星距离地球的距离为一秒差距。约等于3.26光年或30.8万亿千米。
计算恒星周年视差有一个公式:地球距离恒星的距离r=恒星周年视差的一半(π)/1。
接下来,让我们来看看这道题:
天文单位指的是地球到太阳的距离,约1.5亿千米,远远小于一光年,而一秒差距为3.26光年,所以这道题选C。对于太阳系内的行星,我们通常选择“天文单位”这一单位,而对于恒星和更遥远的星系,我们通常使用光年和秒差距。
我们知道了测量恒星距离的单位我们就可以测量恒星的距离了。根据上面所示的方法,我们通过精密测量,可以利用公式求出恒星周年视差,进而求出距离。我们把这种方法叫做三角视差法。三角视差法在恒星测量的开始阶段确实起到了很大作用,但距离我们越远的恒星,周年视差越小,测量起来越困难,误差越大,后来人类几乎就无法测量了。因此对于较远处的恒星,三角视差法就不合适了。这是,我们就要用其他几种方法来测量了。
天文学中另一个好用的方法是分光视差法。这是是利用恒星光谱中某歧谱线的强度比和绝对星等的线性经验关系,即由测定一些谱线对的强度比求绝对星等,进而求出距离(绝对星等代表了恒星本身的亮度,而我们通过观测又能够知道在我们的位置看这颗恒星的亮度,根据亮度随距离衰减的规律,我们就可以通过这两个亮度求出距离),这种方法叫分光视差法。分光视差法准确率比较高,计算起来也有相应公式。它是利用恒星光谱中某些谱线的强度比和绝对星等的线性经验关系,即由测定一些谱线对的强度比求绝对星等,进而由距离模数公式mv − Mv = 5lgd − 5来求出距离d。
例如,若观测某一视星等为+15的恒星,又经其光谱判定为G2 V的恒星,亦即可从H-R图(增加:得到)该星的绝对星等为+5,如此可经由距离模数公式求出d=1000 PC = 3260 l.y.(光年)
这里注意一下,l.y.是光年的意思。秒差距的符号是p.c.。
分光视差法可以准确测量出很多恒星的距离。除此之外,造父变星法也是一个比较常见的方法,它对于造父变星类的恒星有较强的针对性。它的光变周期(即亮度变化一周的时间)与它的光度成正比,因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星(中等温度的热星);在光度极小时为G型星(像太阳那样比较冷的星)。典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象,1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。因此造父变星被称为“量天尺”。以上就是测量恒星距离的几种方法,其实每一种方法都有所对应的公式和计算方法。今天我们在一起研究的恒星测量方法其实还有很多种,各自所适用的范围也不一样。
这道题,根据三角视差法的特点,我们可以知道,恒星距离我们越远,周年视差越小,这也是为什么无法用它测量较远处的恒星的原因之一。根据图片,我们可以发现恒星b周年视差较小,所以这道题选B。
所以,距离我们近的恒星,我们更容易测量到恒星的周年视差,所以选A。