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宇宙中天体之间的距离动辄上百万光年，那么科学家是如何知道的呢？

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

宇宙中天体之间的距离动辄上百万光年，那么科学家是如何知道的呢？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

宇宙中拥有不计其数的天体，他们或远或近。生活中我们通过尺子去测量距离，可是那些几百光年甚至上百亿光年的天体，我们哪有那么长的尺子去测量啊？

那要知道它们到底有多远，有哪些方法呢？




· 三角视差法

三角法测量是早期用于测量一些建筑物的高度、远处帆船的距离等等，所用到的数学工具也比较简单，有初中三角几何知识就行。







如图，C是目前被测物，站在A和B位置分别测量α和β两个角度，以及AB间的距离，通过三角函数运算，不难得出CD间的距离。

而对于距离较近（一般银河系内）的天体来说，在地球轨道直径的两侧作为A、B点分别测定视角α，而AB间的距离是2个天文单位，这样就能简单算出天体距离太阳的距离了。







· 造父变星法

上一辈的人买灯泡的时候经常要说句多少烛光的。这个烛光就是一个发光强度的标准单位，后来是用坎德拉这个单位来定义的。

我们知道恒星都是分星等的，实际上就是根据他们的亮度来区分，而他们的视星等，也就是我们看上去的亮度是和距离的平方成反比的。那么，如果知道一个恒星的绝对星等，我们通过观察它的视亮度，就可以推算出它的距离。

很幸运，宇宙中有一种叫做变星的天体提供了这个机会。

早期天文学家发现造父变星的亮度变化是有周期的，光变周期越长，视星等就越大，并且通过观测确立了他们之间的准确关系。

结合三角视差法，确定一颗变星的距离后，就可以把视星等转化为绝对星等。这样光变周期和绝对星等就建立起关系了。

于是，只要观测周期就可测定绝对星等，而视星等又可以直接测量，这样就能计算出这颗变星的距离了。




· 超新星测量法

宇宙中还有一种特殊的天体，叫做1A型超新星。

他其实是由一颗白矮星和一颗巨星组成。我们知道白矮星是由一颗小于1.4倍太阳质量的恒星死亡后坍缩形成的，这个1.4倍就是钱德拉塞卡极限。

由于它有一颗巨星伴星，它就会不断吸收物质，主要是氢元素。不断吸收的过程中它的质量也在增加，一直到1.4倍也就是钱德拉塞卡极限时，就会产生巨大的热核反应并产生大爆发。

由于发生这个大爆发的质量是很定的（钱德拉塞卡极限），因此能够计算出爆发的光度是恒定的。

好了，那只要找到一颗1A型超新星，就知道它的绝对星等，再观测它的视星等，也就能计算出距离来了。




· 红移法

我们现在普遍知道宇宙是在膨胀着的，那么所有天体都在离我们远去。

由于光是一种电磁波，当空间被膨胀扯大的时候，光波波长也就被扯大了。那我们观测到的光谱就会朝着红色的方向移动一点，这就是光谱红移。

而如果膨胀得越快，那么波长就会扯得越长，红移量就越大。而膨胀的宇宙中，离我们越远的天体膨胀造成的退行速度是越大的，那么不难得出红移和距离有一个正比关系。

哈勃定律给出了这样一个公式：Z=H*d/c。其中Z是红移量，H是哈勃常数，c是光速。不难计算出距离d。




所以，即使是上百亿光年的天体，天文学家也是有方法测量的。随着技术的发展，测量精度也会越来越高。

不过，当天体足够远到退行速度已经超过光速后，它发出的光就永远到不了地球了，这时候这个天体我们就无法观测到了。

回答于 2019-09-11 08:43:50

通过望远镜用光速测出的。