在我們討論恒星間的距離時瘪吏，我們經(jīng)常會聽說大到令人難以置信的數(shù)字。但話雖這么說蜗巧，我們是怎么知道一顆恒星離我們到底有多遠的呢掌眠？目前有很多方法來計算恒星與地球之間的距離，但最主要的方法有三種幕屹。通過簡單的數(shù)學(xué)和邏輯推理蓝丙，天文學(xué)家為我們描繪了一幅更為生動的宇宙圖景。現(xiàn)在坐下來望拖，喝杯茶渺尘，給你的大腦來場數(shù)學(xué)頭腦風(fēng)暴。

視差法

你是否注意到说敏，當你在一輛正在行駛的車輛中向車窗外看時鸥跟，離你較近的物體會飛馳而過，但相比之下，離你較遠的物體似乎移動得很慢医咨。這就叫做視差效應(yīng)枫匾。同樣地，當?shù)厍驀@太陽旋轉(zhuǎn)時拟淮，離地球較近的恒星的位置會穩(wěn)定地從一個位置移動到另一個位置干茉，而離地球較遠的恒星似乎就沒怎么動過。利用這一原理惩歉，天文學(xué)家可以十分精確地計算出附近恒星到地球間的距離等脂。

首先，一位天文學(xué)家記錄下一顆恒星在夜空中的位置撑蚌。六個月之后上遥，它的位置會被再次測量。注意争涌，六個月之后粉楚，地球已經(jīng)在太陽的另外一邊。由于視差效應(yīng)亮垫，恒星在夜空中的位置會發(fā)生變化模软。比較兩次的測量結(jié)果之后可以計算出視差角。

視差角與到恒星的距離有很明顯的關(guān)系饮潦。這個關(guān)系可以用簡單的三角學(xué)建立為：

d=1/p

【這個等式背后的數(shù)學(xué)原理相當簡單燃异。為了計算與恒星之間的距離，我們從太陽的位置到那顆恒星做一條垂線继蜡。已知地球到太陽之間的距離和視差角回俐。利用三角學(xué)，我們可以得到 tanA= 相反邊 / 相鄰邊稀并，其中A是視差角仅颇，相反邊是地球與太陽間的距離，而相鄰邊是太陽與恒星之間的距離碘举。所以忘瓦，p=1/d，d=1/p.】

地球與太陽之間的距離視為1AU（天文單位）引颈。恒星的位移如此之小耕皮，以至于視差角用角秒為單位來測量，即角分的六十分之一蝙场。視差角為1角秒時對應(yīng)地球與恒星間的距離記為1秒差距明场。（d=1 秒差距=1 天文單位/1 角秒）。與人們的普遍看法相反李丰，距離單位中并不經(jīng)常使用光年。實際上逼泣，天文學(xué)家更偏向于用秒差距做單位趴泌。1秒差距大致為3光年舟舒。

距離我們太陽系最近的恒星是半人馬座阿爾法星，在四光年之外嗜憔。這意味著地球1秒差距的距離以內(nèi)只有太陽一顆恒星秃励。因此，我們可以得出一個結(jié)論：如果你要計算與任何恒星之間的距離吉捶，視差角一定小于1角秒夺鲜。

如果你在學(xué)校糾結(jié)過幾何的話，你一定知道嘗試計算非常小的角時結(jié)果會不精確呐舔，很令人沮喪币励。這種計算也一樣。恒星的距離越遠珊拼，測量它半年的位置變化越困難食呻。

因此，視差法只能在距離100秒差距范圍內(nèi)的恒星上使用澎现。但是仅胞，大多數(shù)恒星都在這個范圍之外。即使是我們銀河系以內(nèi)的許多恒星剑辫，也在比1000秒差距還要遠的地方干旧。所以，我們該怎么測量到它們的距離呢妹蔽？

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顏色/星等關(guān)系

當你仰望天空時椎眯，有些星星顯得比其他的亮很多。古希臘天文學(xué)家希帕克斯注意到了這點讹开，在公元前150年盅视，力求以恒星的亮度來對它們分等。這種根據(jù)感知亮度對恒星的分等被稱為視星等旦万。如今闹击，為適應(yīng)我們手頭大量的天文資料，我們對希帕克斯的尺度進行了調(diào)整成艘，創(chuàng)造了一個更加復(fù)雜的尺度赏半。在這個尺度上，恒星的亮度越低淆两，其視星等越大断箫。哈勃望遠鏡觀測到的一些恒星視星等可以高達30，而太陽的視星等為-26.8秋冰。

然而仲义，視星等可能十分具有欺騙性。如果一顆恒星非常亮，但距離我們非常遠埃撵，那么它在我們看來會顯得很暗赵颅。但一顆暗淡的恒星如果離地球很近的話，它的感知亮度就會非常亮暂刘。一顆恒星的實際亮度被稱為光度饺谬。光度是恒星每秒鐘產(chǎn)生的總能量。恒星的不同光度不是以視星等來衡量的谣拣，而是以絕對星等來衡量的募寨。

但是請等一下！如果我們試著對兩個星等進行比較森缠，我們可以估計恒星離我們有多遠拔鹰。想象一輛車正朝你駛來。如果你知道汽車前燈的實際亮度辅鲸，那你可以輕易地根據(jù)車燈地亮度來推測汽車與你的距離格郁。

多年來，從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)出視星等和絕對星等之間的關(guān)系為：

M=m-5(log^{10}D_{L}-1)独悴，其中D_{L}是以秒差距為單位測量的距離例书。

唷。所以現(xiàn)在我們有了兩種星等刻炒，就有了計算恒星距離的完美方法决采，每個人都過上了幸福的生活，對嗎坟奥？

不树瞭，等一下。我們?nèi)匀粵]有確定恒星絕對星等的完美方法爱谁。

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很顯然晒喷，不像車頭燈，我們不能去恒星旁邊來確定它的光度访敌。那么我們該怎么做呢凉敲？一種方法是分析恒星的顏色。恒星可以是白色寺旺，藍色爷抓，紅色甚至是黃色。

但難道不是所有的恒星看起來都是白色嗎阻塑？我們怎么會知道哪些是藍色蓝撇、哪些是紅色呢？天文學(xué)家透過濾光片觀察恒星來確定它們的顏色陈莽。如果一顆恒星透過藍色濾光片觀察時看起來更亮渤昌，透過紅色濾光片看起來沒那么亮的話虽抄，那么它就是一顆白色或者藍色的恒星。反之亦然耘沼。

好了极颓，我們現(xiàn)在得知了恒星的顏色。白色或者藍色的恒星通常比黃色的恒星更亮群嗤，黃色的恒星通常比紅色的恒星更亮。恒星的顏色大體上決定了它的表面溫度兵琳。

女士們先生們狂秘， 這就是我們確定我們能看到恒星絕對星等的方法。

現(xiàn)在我們有了恒星的視星等和絕對星等躯肌，我們終于可以通過方程計算恒星與地球的距離了者春。

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造父變星

但是，如何計算星系之間的距離呢清女？星系沒有單一的光波钱烟，那么我們該怎樣測量如此遙遠的距離呢？

幸運的是嫡丙，宇宙送給我們一樣禮物：造父變星拴袭。這些恒星瀕臨死亡。它們非常明亮曙博，亮到可以在一個遙遠的星系中被單獨分析拥刻。它們也會周期性的脈動。這些周期與它們的亮度直接相關(guān)父泳“愫撸基本上，一顆非常明亮的造父變星會脈動很長時間惠窄，反之亦然蒸眠。

造父變星的光度/絕對星等和它脈沖周期的關(guān)系

通過研究這些脈沖，我們可以確定造父變星的絕對星等杆融。有了絕對星等楞卡，我們現(xiàn)在可以用之前的方程得到這些恒星以及星系與我們間的距離。

終于擒贸！我們可以正式計算星系間的遙遠距離了臀晃！

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除了上面解釋的這些，天文學(xué)家還不斷提出更多的方法來測量恒星的距離介劫。但是徽惋，我們?nèi)栽谶M行估計，并沒有解決問題的完美方法座韵。有時候险绘，恒星的距離太遠以至于我們必須考慮宇宙的膨脹踢京！但并沒有關(guān)系，這并不能阻止精通數(shù)學(xué)的天文學(xué)家們迎接挑戰(zhàn)宦棺。

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FY:超凡泰迪熊

作者：Vaishnavi Patil

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