天文2-7 宇宙空間

? ? ? ? 之前更新的2-5與2-6為第二冊(cè)里面的前兩章幅骄,這次2-7內(nèi)容主要與宇宙空間與天體測(cè)量有關(guān)望艺。

2.7.1 天體的測(cè)量與計(jì)算

? ? ? ? 在人類天文發(fā)展時(shí)期票腰,我們用望遠(yuǎn)鏡看到了各大行星堕油,通過(guò)研究他們的運(yùn)行方式得出了它們的軌道和與地球的距離,進(jìn)而為宇宙飛船的發(fā)射提供理論依據(jù)乐严。比如酱畅,我們通過(guò)觀測(cè)火星與地球軌道的距離與公轉(zhuǎn)周期的比例态秧,發(fā)現(xiàn)每?jī)赡臧氲厍蚺旁诨鹦桥c太陽(yáng)中間鹅士,地火距離最近,艾扮,再結(jié)合地火以及火箭的運(yùn)動(dòng)速度,從而找到了天文一號(hào)發(fā)射時(shí)間占婉。

? ? ? ? 假如我們通過(guò)觀察一個(gè)天體的運(yùn)行速率泡嘴,計(jì)算出相對(duì)太陽(yáng)運(yùn)行速度后,根據(jù)萬(wàn)有引力公式就可以知道它到太陽(yáng)的距離r1(假設(shè)軌道為正圓)逆济,其次觀察它到地球連線與地日連線的夾角α酌予,結(jié)合地日距離r2,通過(guò)正弦定理可以得到地球與該天體連線與該天體連線太陽(yáng)的夾角奖慌,再得出三角形的另一個(gè)內(nèi)角抛虫,再利用正弦定理就可以算出地球到該天體距離了。

? ? ? ? 另外简僧,知道地球分別與兩天體距離與夾角建椰,也可以通過(guò)余弦定理得到這兩個(gè)天體之間距離(例如計(jì)算牛郎星與織女星)。

? ? ? ? 我們還可以通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察天體的夾角來(lái)計(jì)算天體的直徑岛马,例如該天體中心距離地球?yàn)閐广凸,該天體兩端與觀測(cè)點(diǎn)切線夾角為α,那么該天體半徑為r=d sin(α/2)

2.7.2 太陽(yáng)系的臨近恒星系


? ? ? ? 目前為止蛛枚,距離太陽(yáng)系最近的恒星就是比鄰星,約4.2光年脸哀,它位于南門二中的半人馬座蹦浦,它屬于第三星,在最外圈圍繞半人馬座α星A與B雙星系統(tǒng)撞蜂,(A星質(zhì)量約太陽(yáng)的1.1倍盲镶,B星質(zhì)量約太陽(yáng)0.9倍,它們年齡為60億年)由于他們二者的旋轉(zhuǎn)蝌诡,比鄰星的軌道極不穩(wěn)定溉贿,處于雙曲線與偏心率極高的橢圓之間來(lái)回變換,不久可能會(huì)離開(kāi)它們倆浦旱。

? ? ? ? 還有巴德納星宇色、沃爾夫359也是眾多紅矮星中一員,它們分別為第二颁湖、第三靠近太陽(yáng)系宣蠕,勃蘭得2147與鯨魚(yú)座uv(還有一個(gè)紅矮星圍繞它)近太陽(yáng)系距離排名第四、第五甥捺,那么第六近的就是著名的天狼星抢蚀,質(zhì)量約為太陽(yáng)的2.01倍,亮度為太陽(yáng)25.8倍镰禾,它還有一顆伴星:天狼星B皿曲,質(zhì)量略小于太陽(yáng)唱逢,半徑接近地球,(據(jù)推測(cè)屋休,該恒星死亡前是一顆質(zhì)量為6倍太陽(yáng)的藍(lán)矮星)

? ? ? ? ? 太陽(yáng)系周圍的天體也不是一成不變的坞古,由于太陽(yáng)系繞銀河系的軌道與臨近恒星繞銀河系的軌道不完全相同,因此再過(guò)上萬(wàn)年博投,太陽(yáng)系周圍天體部分會(huì)遠(yuǎn)離太陽(yáng)(南門二的三星)绸贡,其中天狼星可能會(huì)靠近太陽(yáng)而后再遠(yuǎn)離。

2.7.3 太陽(yáng)系臨近的其他天體

? ? ? ? 我們太陽(yáng)系周圍除了存在一些恒星系統(tǒng)外毅哗,還有一些紅巨星听怕、白矮星、中子星等特殊天體虑绵。


? ? ? ? 北河三是距離太陽(yáng)系約33.78光年尿瞭,是一顆A型藍(lán)矮星在耗盡燃料以后變成的紅巨星,質(zhì)量有太陽(yáng)的2倍翅睛。大角星的質(zhì)量與體積都比北河三還要大声搁,也是一顆紅巨星,半徑到達(dá)了接近1800萬(wàn)km捕发。參宿四是一顆距離太陽(yáng)系幾百光年的即將爆發(fā)的紅超巨星疏旨,科學(xué)家對(duì)它進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注,如果它在未來(lái)爆發(fā)扎酷,在地球的白天也能看到它爆發(fā)的光點(diǎn)檐涝。

? ? ? ? 范馬南星是繼波江座40B與天狼星B之后人類發(fā)現(xiàn)的第三顆白矮星,距離地球14.1光年法挨,它不同于其他位于多星系統(tǒng)的白矮星谁榜,而是獨(dú)自孤立運(yùn)行。南河三B這顆白矮星距離地球11.4光年凡纳,其A星是一顆略大于太陽(yáng)的黃白色恒星窃植,且剛剛結(jié)束主序星階段。波江座40是一個(gè)三體系統(tǒng)荐糜,距離地球不到16.5光年巷怜,主星A是橙紅色主序星,伴星B是白矮星暴氏,伴星C則是一顆紅矮星丛版。

? ? ? ? 距離太陽(yáng)系幾百個(gè)天文單位的地方有一個(gè)名叫RX J1856.5-3754的中子星,它距離我們最近偏序,也是目前體積最小的中子星页畦,半徑預(yù)估只有5km左右。

2.7.4 宇宙空間尺度

? ? ? ? 宇宙的空間是非常廣闊的研儒,在我們的宇宙里豫缨,有99%以上的空間都是虛無(wú)独令,平均一立方米只有一個(gè)原子(氫原子)。從太陽(yáng)系內(nèi)的地球到月球好芭,有384400km燃箭,這個(gè)長(zhǎng)度為地球直徑30倍多,而到了八大行星距離就更遠(yuǎn)了舍败,內(nèi)太陽(yáng)系部分行星間距離都有5千萬(wàn)km招狸,有好幾十倍太陽(yáng)的直徑。而到了中太陽(yáng)系邻薯,大行星間距離都有上億甚至十多億千米裙戏。

? ? ? ? 到了恒星系之間的距離,都要用光年開(kāi)始計(jì)量了厕诡。與太陽(yáng)系最近的比鄰星還有4.2光年累榜,其他恒星系距離太陽(yáng)系有的達(dá)到了幾千甚至幾萬(wàn)光年,我們銀河系的半徑有5萬(wàn)光年灵嫌,太陽(yáng)位于距離銀河系中心約3萬(wàn)光年的一個(gè)懸臂上壹罚。

? ? ? ? 再放眼到銀河系之外,本星系群里面各大星系距離就得有幾十萬(wàn)光年寿羞,距離銀河系最近的是仙女座星系猖凛,其次還有大小麥哲倫星系,它們都比銀河系還要大绪穆。千萬(wàn)光年內(nèi)的本星系群就有幾十個(gè)星系形病。而到了星系團(tuán)甚至超星系團(tuán)(在望遠(yuǎn)鏡上看到紫色的光點(diǎn))尺度都得達(dá)到上億光年。

? ? ? ? 由此看來(lái)霞幅,宇宙當(dāng)中各大天體以及各大星系之間的距離都遠(yuǎn)比它們本身要大,甚至大上百倍以上量瓜。而且宇宙還在膨脹司恳,這個(gè)尺度還在變大。這就可以解釋星系合并時(shí)绍傲,內(nèi)部眾多的恒星系統(tǒng)都沒(méi)有紊亂的原因扔傅。如果銀河系中心黑洞與其他星系黑洞合并,我們的太陽(yáng)系應(yīng)該不會(huì)瓦解烫饼,也大概率不會(huì)與其他恒星碰撞猎塞。

? ? ? ? 本期內(nèi)容到這里就結(jié)束了,下期內(nèi)容是和碰撞有關(guān)的杠纵,包括了各大行星以及恒星間撞擊的過(guò)程造成的結(jié)果的分析荠耽。


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