㈠ 天文測距
1.三角視差法,主要用於測量距地球較近的恆星。
2.造父變星法,用於測量球狀星團和較近的河外星系。
3.Ia型超新星,用來測量河外星系。
4.哈勃定律,用來測量非常遠的星系。
㈡ 宇宙恆星的距離是怎樣測量的
三角視差法
河內天體的距離又稱為視差,恆星對日地平均距離(a)的張角叫做恆星的三角視差(p),則較近的恆星的距離D可表示為:
sinπ=a/D
若π很小,π以角秒錶示,且單位取秒差距(pc),則有:D=1/π
用周年視差法測定恆星距離,有一定的局限性,因為恆星離我們愈遠,π就愈小,實際觀測中很難測定。三角視差是一切天體距離測量的基礎,至今用這種方法測量了約10000多顆恆星。
分光視差法
對於距離更遙遠的恆星,比如距離超過110pc的恆星,由於周年視差非常小,無法用三角視差法測出。於是,又發展了另外一種比較方便的方法--分光視差法。該方法的核心是根據恆星的譜線強度去確定恆星的光度,知道了光度(絕對星等M),由觀測得到的視星等(m)就可以得到距離。
m - M= -5 + 5logD.
移動星團法
這時我們要用運動學的方法來測量距離,運動學的方法在天文學中也叫移動星團法,根據它們的運動速度來確定距離。不過在用運動學方法時還必須假定移動星團中所有的恆星是以相等和平行的速度在銀河系中移動的。在銀河系之外的天體,運動學的方法也不能測定它們與地球之間的距離。
造父視差法(標准燭光法)
物理學中有一個關於光度、亮度和距離關系的公式。S∝L0/r2
測量出天體的光度L0和亮度S,然後利用這個公式就知道天體的距離r。光度和亮度的含義是不一樣的,亮度是指我們所看到的發光體有多亮,這是我們在地球上可直接測量的。光度是指發光物體本身的發光本領,關鍵是設法知道它就能得到距離。天文學家勒維特發現「造父變星」,它們的光變周期與光度之間存在著確定的關系。於是可以通過測量它的光變周期來定出廣度,再求出距離。如果銀河系外的星系中有顆造父變星,那麼我們就可以知道這個星系與我們之間的距離了。那些連其中有沒有造父變星都無法觀測到的更遙遠星系,當然要另外想辦法。
三角視差法和造父視差法是最常用的兩種測距方法,前一支的尺度是幾百光年,後一支是幾百萬光年。在中間地帶則使用統計方法和間接方法。最大的量天尺是哈勃定律方法,尺度達100億光年數量級。
哈勃定律方法
哈勃指出天體紅移與距離有關:Z = Hd /c,這就是著名的哈勃定律,式中Z為紅移量;c為光速;d為距離;H為哈勃常數,其值為50~80千米/(秒·兆秒差距)。根據這個定律,只要測出河外星系譜線的紅移量Z,便可算出星系的距離D。用譜線紅移法可以測定遠達百億光年計的距離。
1929年哈勃(Edwin Hubble)對河外星系的視向速度與距離的關系進行了研究。當時只有46個河外星系的視向速度可以利用,而其中僅有24個有推算出的距離,哈勃得出了視向速度與距離之間大致的線性正比關系。現代精確觀測已證實這種線性正比關系
V = H0×d
其中v為退行速度,d為星系距離,H0=100h0km.s-1Mpc(h0的值為0<h0<1)為比例常數,稱為哈勃常數。這就是著名的哈勃定律。
利用哈勃定律,可以先測得紅移Δν/ν通過多普勒效應Δν/ν=V/C求出V,再求出d。
哈勃定律揭示宇宙是在不斷膨脹的。這種膨脹是一種全空間的均勻膨脹。因此,在任何一點的觀測者都會看到完全一樣的膨脹,從任何一個星系來看,一切星系都以它為中心向四面散開,越遠的星系間彼此散開的速度越大。