空中课堂天文测距原来如此简单
小伙伴们大家好,
天文馆"空中课堂"上课啦!
提到宇宙中的天体,大家最感兴趣的问题常常是 "这颗星星有多大?离我们有多远?" 。太阳的直径是139万公里,织女星距我们25光年,太阳如此巨大,织女星离我们如此遥远,那天文学家是怎么测得它们的准确数据的呢?
天文学家们用来测量天体距离和宇宙尺度的基础就是 视差 。视差是一种投影效果 ,手臂伸长,食指向上,闭上右眼,睁开左眼,注视你的食指及它后面的背景。然后闭上左眼,睁开右眼,注意看有什么变化--你的食指相对于背景似乎移动了。从两个不同位置观察同一个物体时,此物体在视野中的位置就会变化。从两个观察点看目标,两条视线之间的夹角叫做这两个点的视差角,两点之间的距离称作视差基线。如图1所示 :
图1. 视差是一种投影效果
我们跟随地球绕太阳运行,在这个近圆轨道上,我们能利用的最大的基线长度就是绕太阳公转轨道的直径,也就是地球绕太阳周年运动产生周年视差。利用 周年视差 就可以对近邻天体进行测距了。
如图2 ,只需要测得视差角α和日地距离d,根据三角函数公式tanα=d/D,因为α非常非常小,tanα近似为α,所以D =d/α 。
三角视差法 是目前所有的天文测距方法中最准确的,是其他测距方法(标准烛光,周光关系测距等)的基础。由三角视差公式可知,基线确定时,恒星距离越远,视差角越小 。
图2. 利用周年视差测定天体的距离
2013年欧洲空间局发射了 盖亚(GAIA)空间望远镜 ,GAIA测量的视差精度达到了几十个微角秒,经过8年大规模的巡天,已经测定了10多亿颗恒星的位置、距离和自行,观测的最暗视星等达20等。GAIA观测数据的释放,刷新了天文学家对赫罗图的固有印象。
图3. GAIA所测恒星的光度-颜色图(赫罗图)
利用视差的原理,我们还可以测量天体的大小。比如宇宙中的面源,像太阳,月亮,星系等,它们的直径看起来有一定角度,而不仅仅是一个点。 如果测得了它们的视直径,也知道它们的距离,就可以测量它们的实际大小啦 。
作业时间
问 题
观测可得太阳的视直径约为32’,请问太阳距地球多远?(PS:要用今天的知识自己算噢)
(北京天文馆)
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