科學家如何測算星球離地球的距離,科學家是如何測量天體間的距離的?有什麼依據?

2022-09-11 13:00:06 字數 4469 閱讀 8405

1樓:匿名使用者

雷達遙測(radar ranging)

精確決定地球與太陽平均距離(一天文單位,1 au),是量測宇宙距離的基礎。

由克卜勒定律 ,可以推算出金星與地球的最近距離約是0.28 a.u.。在金星最近地球時,用金星表面的雷達回波 時間,可找出(誤差小於一公里)

1 au = 149,597,870 公里≈1.5* 108 公里

測距適用範圍:~1au。

恆星視差法(stellar parallax)

以地球和太陽間的平均距離為底線,觀測恆星在六個月間隔,相對於遙遠背景恆星的視差 。恆星的距離d

d (秒差距,pc) = 1/ p (視差角,秒弧)

1 pc 定義為造成一秒視差角的距離,等於3.26 光年。地面觀測受大氣視寧度的限制,有效的觀測距離約為100 pc (~300 光年)。

在地球大氣層外的hipparcos 衛星與哈伯望遠鏡,能用視差法量測更遠的恆星,範圍可推廣到1000 pc。

測距適用範圍:~1,000 pc。

光譜視差法(spectroscopic parallax)

如果星體的視星等為mv,絕對星等mv,而以秒差距為單位的星體距離是d。它們間的關係稱為距離模數

mv - mv = -5 + log10d

如果知道恆星的光譜分類 與光度分類 ,由赫羅圖 可以找出恆星的光度。更進一步,可以算出或由赫羅圖讀出恆星的絕對星等,代入距離模數公式,即可以找出恆星的距離。

因為主序星的分布較集中在帶狀區域,所以光譜視差法常用主序星為標的。利用鄰近的恆星,校準光譜視差法的量測。另也假設遠處的恆星的組成與各項性質,大致與鄰近恆星類似。

誤差常在25% 以上,。(注:本銀河系直徑約30 kpc)

測距適用範圍:~7mpc。

例: 若某恆星的視星等為+15 ,其光譜判定為g2 v 的恆星『i從赫羅圖讀出該星的絕對星等為+5 ,代入距離模數公式15 - 5 = 5 log d - 5 ,求出該星的距離d= 1000 pc = 3260 光年。

變星 位在不穩定帶的後主序帶恆星,其亮度有週期性的變化(周光曲線),而綜合許多變星的周光關係,可以發現變星亮度變化週期與恆星的光度成正比(參見周光關係) 。用來做距離指標的變星種類主要有造父變星(i 型與ii 型)與天琴座變星。

測定變星的光譜類別後,由周光圖可以直接讀出它的光度(絕對星等)。由變星的視星等和絕對星,利用距離模數公式,

mv - mv = -5 + log10d

即可定出變星的距離。目前發現,最遠的造父變星 在m 100,距離我們約17 mpc。

測距適用範圍:~17 mpc。

超新星平均每年可以觀測到數十顆外星系的超新星。大部份的超新星(i 型與ii 型) 的最大亮度多很相近,天文學家常假設它們一樣,並以它們做為大距離的指標。

以造父變星校準超新星的距離,以找出i 型與ii 型星分別的平均最大亮度。由超新星的光度曲線 ,可以決定它的歸類。對新發現的超新星,把最大視亮度(mv) 與理論最大絕對亮度(mv) 帶入距離模數公式,即可找出超新星的距離。

ii 型超新星受外層物質的干擾,平均亮度的不確定性較高,i 型超新星較適合做為距離指標。

測距適用範圍:> 1000 mpc。

tulley-fisher 關係

漩渦星系的氫21 公分線,因星系自轉而有杜卜勒加寬 。由譜線加寬的程度,可以找出譜線的位移量δλ,並求出星系的漩渦臂在視線方向的速度vr,

δλ/λo = vr/c = vsin i/c

i 為觀測者視線與星系盤面法線的夾,由此可以推出漩渦星系的旋轉速率。tulley 與fisher 發現,漩渦星系的光度與自轉速率成正比,現在稱為tulley-fisher 關係。

量漩渦星系的旋轉速率,可以知道漩渦星系的光度,用距離模數公式,就可以找出漩渦星系的距離。tulley-fisher 關係找出的距離,大致與i 型超新星同級,可互為對照。

注:現常觀測紅外線區譜線,以避免吸收。

測距適用範圍:> 100 mpc。

哈伯定律

幾乎所有星系相對於本銀河系都是遠離的,其遠離的徑向速度可用都卜勒效應來測量星系的紅位移 ,進而找出星系遠離的速度。

2023年edwin hubble得到遠離徑向速度與星系距離的關係

哈柏定律

vr = h*d

其中 vr = 星系的徑向遠離速度

h = 哈柏常數=87 km/(sec*mpc)

d = 星系與地球的距離以mpc 為單位。

哈柏定律是乙個很重要的距離指標,量得星系的遠離速度,透過哈柏定律可以知道星系的距離。

例: 室女群(vigro cluster) 的徑向遠離速度為 vr =1180 km/sec, 室女群與地球的距離為 d = vr/h = 1180/70 = 16.8 mpc。

測距適用範圍:宇宙邊緣。

其他測距離的方法

紅超巨星

假設各星系最亮的紅超巨星絕對亮度都是mv = -8 ,受解析極限的限制,適用範圍與光譜視差法相同。

測距適用範圍:~7mpc。

新星 假設各星系最亮的新星,絕對亮度都是mv = -8 。

測距適用範圍:~20 mpc。

hii 區

假設其他星系最亮的hii區之大小,和本銀河系相當。(定h ii區的邊界困難,不准度很高)

行星狀星雲

假設星系行星狀星雲,光度分布的峰值在mv = - 4.48。

測距適用範圍:~30 mpc。

球狀星團

假設星系周圍的球狀星團,光度分布的峰值在mv = - 6.5。

測距適用範圍:~50 mpc。

faber-jackson 關係、d-σ關係

faber-jackson 關係與tulley-fisher 關係類似,適用於橢圓星系。faber-jackson 關係:橢圓星系邊緣速率分布寬度σ的四次方與星系的光度成正比。

d-σ關係:橢圓星系邊緣速率分布寬度σ與星系的大小d 成正比。

測距適用範圍:> 100 mpc。

星系 假設其他更遠的星系團,與室女星系團中最亮的星系都具有相同的光度mv = -22.83。

測距適用範圍:~4,000 mpc。

2樓:

樓上回答的夠詳細的了

科學家是如何測量天體間的距離的?有什麼依據?

科學家是怎麼計算星體與地球距離的?動不動幾十億光年,靠譜嗎?

3樓:個非凡哥

科學家計算星體與地球的距離肯定是有一定的計算方法的,幾十億光年肯定是靠譜,否則也不可能出現這種概念。

4樓:哥火日立

我覺得科學家總比我們有經驗吧?人家的測量資料總比我們這些鍵盤俠厲害吧?我們能做的就是相信人家,相信科學,相信科學家,你說是不是?

5樓:

科學家們的推測最起碼比我們是有用的,現在出現了比光年還要長的距離單位,因為光年在宇宙中的距離測量還是比較短的。你覺得呢?

6樓:吳博的小太陽

我覺得是靠譜的。光年是通過光的傳播速度換算出來的,如果要用公尺這種單位來計算的話,會是乙個非常龐大的數字。

7樓:冷眼觀娛樂圈

科學家的事情我們怎麼會知道,科學家的腦子裡,我們都是符號。用的是公尺,是不是就是對了呢?你說說看,我們距離天馬座是幾公尺?

科學家怎樣知道恆星離地球有多遠

8樓:匿名使用者

方法有很多種,如果是銀河系內的恆星,因為距離近,可以用三角視差法,如果系外的話,可以用恆星紅移,或者有造父變星最好,可以用它的光變週期

9樓:匿名使用者

測距離有很多方法,恆星的話三角視差就行了,太陽系內的用雷達也可

科學家是如何得知遠方星球距離,並且知道其狀況?請詳細回答。 50

10樓:匿名使用者

根據克卜勒效應,打個比方,警車駛離的速度越快,聲音越低沉,通過測出光譜紅移指數測定速度,再測兩個不同的時間星球位置全出距離,顏色判定溫度與年齡

11樓:匿名使用者

恆星離我們那麼遙遠,怎樣才能測量出它們的距離呢?比較近的恆星可以用視差的方法進行測量。譬如,我們要測量遠處的一座塔到我們的距離,可以先確定兩個已知距離的測量點,然後分別從這兩個點去看塔頂的方向,兩個方向的夾角就叫做視差角。

在乙個等腰三角形中,知道頂角和對邊,就可以求出它利用周年視差測量恆星的距離的高,也就是塔頂到我們的距離。

測量較近處的恆星,我們可以把地球繞太陽運動軌道的直徑作為已知距離的基線。地球繞太陽一週的時間是一年,半年繞行半周。在相隔半年的那兩天裡,地球正好處在地球軌道直徑的兩端。

在相隔半年的那兩天分別觀測同一顆恆星,其方向是不同的,這就是它的視差角。由視差角和地球的軌道直徑(3億千公尺),便可以計算出恆星的距離了。利用這種方法只能測量二三百光年以內的恆星的距離。

更遠處的恆星,因為它們的視差角太小了,無法測準,只能尋找其他方法。其中乙個著名的方法是利用造父變星的周光關係來推算遙遠天體的距離,造父變星因此而獲得了「量天尺」的美稱。

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