什么样的尺子 才能丈量宇宙内最遥远的距离

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什么样的尺子，才能丈量宇宙内最遥远的距离

图解：这是一张于2015年4月23日世界地球日拍摄的天琴座流星雨长曝光照片。（图源：forbes）

科学家如何计算从地球到恒星或星系的距离？

SETI协会的行星天文学家迈克尔·布希在Quora上的回答：

我们有许多技术来测量空间中的物体到地球的距离。最古老且最有效的方法是利用视差变化：从两个不同的位置（已知距离）观察物体的视位置的角度差。

从一个小国家的对侧位置观察到的月亮相对于恒星的视差使我们可以测量地球到月球的距离（古希腊天文学家希帕基斯（Hipparchus）在公元前150年做了这项工作，尽管他的测量结果是不正确的，相差了约7％）。18世纪，从行星的对侧位置观察金星穿越太阳时的视差使得从地球到金星的距离以及从地球到太阳的距离的测量误差小于1％。19世纪开始，从地球公转轨道对侧观察邻近恒星相对更远恒星的视差使我们能对恒星的距离进行精确测量。现在，我们可以对银河大部分地区的物体的距离进行准确的视差测量。

图解：通过金星凌日测量日地距离（图源：zhihu）

对于太阳系内的物体，通过各种形式的无线电和激光测距，我们现在可以获得比视差测量更高的精度。这有两种工作方式：从地球发出信号并测量物体表面的反射（在某些情况下精确到误差小于10 m），或者将航天器发射到物体上，该航天器反射或主动向地球回传信号（可以精确到大约1cm）

对于太阳系以外的物体，我们可以通过对附近物体的视差距离测量来校准其他方法对相似的较远物体的测量。例如，有一类称为造父变星的变星，其绝对亮度和振荡周期之间具有相对一致的关系。视差测量使我们能够在本地校准造父变星的绝对亮度。 然后，我们可以测量更远的造父变星的视亮度和振荡周期，并测量它们的距离。该技术已被用于大量地球到星系的距离的测量中。对于距离太远而看不到造父变星的星系，可以用Ia型超新星作为标准烛光，而且我们可以在可见宇宙的大部分区域看到超新星。

图解：船尾座RS是银河系中最亮的造父变星之一，由哈勃空间望远镜拍摄。（图源：wikipedia）

另一个回答：

几种常用方式：

视差：通过测量地球在公转轨道不同位置时恒星在天空中的视位置，我们可以算出其移动了多少。由于我们知道自己移动了多少，因此可以将两个图形关联起来，并使用三角函数确定其距离。

变星：造父变星和天琴RR型变星都是最著名的变星。它们的绝对光度与脉动周期之间有很强的相关性（比如从亮到暗再到亮需要多长时间，等等）。因此，我们所要做的就是确定其周期，从中我们可以得出它的理论亮度，然后将其与它在天空中的实际亮度相比较，就可以算出它有多远。

Ia型超新星：与上述概念大致相同。基本上所有的Ia型超新星都在大约相同的发光度下达到峰值。原因是形成Ia超新星的机制还确保了初始条件大致相同（即，正在积聚质量的白矮星将始终达到相同的临界质量）。一旦建立了标准的尺度，再一次，计算出超新星的相对光度与理论的绝对光度相比较，就可以得出距离。由于超新星非常明亮，因此在长距离测距时很有用。实际上，我们可以使用它来确定一些遥远星系的距离。

图解：G299Ia超新星残骸。（图源：wikipedia）

红移：在一个宇宙学距离上，一个物体远离我们的速度和它与我们的距离成正比（比例常数是哈勃常数）。通过测量视红移，很容易弄清它的相对速度，因此也很容易得出它与我们的距离。这对于弄清楚类星体和其他原始物体的距离特别有帮助。

这只是一个初学者的指南。还有很多其他花哨的方法等你去探索！

作者：quora

FY：月亮可更换

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