星星的軌道:星星為什麼跟著我們跑?
在天文學中,如何確定我們到遙遠恆星的距離呢?有種大名鼎鼎的方法叫:三角視差法。
當然,類似的方法應用比較廣泛。
比如炮兵在沒有專業測距儀時,會利用簡易手段測距,即視差測距法,具體為:平舉一臂水平伸直並豎起大拇指,然後輪流用左右眼看大拇指所對準的遠處目標;比如左眼看到大拇指正對遠處目標,換成右眼,則大拇指必然偏離遠處目標,大概估計出這個偏離值,然後乘以10,就能估算出你到目標的距離啦!請參看下圖。
當然這種方法非常簡陋,限制有很多,比如雙眼間距太小,目標太遠,目標附近無合適參考物用以估算相對拇指位移等等。
當然,改進方法也有,但要藉助儀器;在測距雷達,激光測距等手段出現之前,茫茫大海之中,戰列艦主炮如何對數公里乃至數十公里外的敵艦發動攻擊呢?首先要確定距離,這就要用到光學測距儀。
以合像式測距儀為例,目標圖像通過兩隻間距很大的物鏡(物鏡像不像兩隻間距加大的眼睛?)進入目鏡,然後被觀察員看到,兩隻物鏡分別只能看到圖像的上半部和下半部,然而從圖1中我們知道兩隻物鏡看到的目標圖像存在位移,也就是說,如果看遠處的軍艦,軍艦上下不重合;好吧!我們要的就是這個效果,調整物鏡,讓兩隻物鏡的視線重合,則軍艦上下重合,然後測出此時視線夾角,即可得到我方到目標距離;這裡是不是很像圖1的手臂延伸到目標處的情況?
圖2中,我們可以看出距離B越遠,α越小,小到一定程度我們的測量精度會變得極差,可能手一抖,測出的距離就會大變樣。假如α有個極小值,再小我們就測不出來了,那麼想測更遠的距離只能增加基線A的長度了。
啊!不好意思,上面一不小心偏到軍事上去了,請原諒!下面開始說天文!
在天文學上,即使最近的恆星到我們的距離,也比幾十公里的大炮射程遙遠得多,光學測距儀那幾十米的基線長度就不夠看了;沒關係,我們有更長的基線,當然不是去造一個超大號的光學測距儀,我們所需要的是時間!沒錯,半年的時間!
我們以地球繞太陽軌道為測距儀。比如在1月份(圖3 A 點)看一次目標恆星,當地球到達軌道的另一端即7月份(圖3 B 點)時,再看一次恆星,會發現相對遙遠的背景恆星們,目標恆星位置發生了變化;如果目標恆星和背景恆星們沒有動,那麼實際上動的只有我們的地球,在地球上的觀察者在不同位置處觀察目標恆星產了視差。
目標恆星的位置變化可以用角度來表徵,我們稱之為周年角位移,或周年視差。視差角為周年視差的一半,A與B距離的一半則是 1 AU(日地距離),那目標恆星距離=1 AU/tan(視差角) ≈1 AU / 視差角。
由於恆星離我們很遙遠,一般視差角都小於角秒量級,我們定義 1 角秒的視差角時,距離為1 秒差距,即1 pc=3.26光年。
這裡我們可以想像一下,測一次距離都要半年時間,你出門溜達一圈的距離何其短哉!
話說,這裡還是有問題的,地球不是在自轉嗎?這樣的話相對於我們,星星還是在運動的呀!這就比半年時間短得多了~~~
快看快看!這不是星星在運動嗎?這時間夠短吧,曝光半小時就能拍出不錯的星軌來了!
然而,一般人誰會沒事夜裡遛彎的時候去記天上星星的位置呢?當然你要是耐下性子,使勁盯著看,肯定會察覺到星空的變化,甚至日復一日、年復一年地看,你會成為天文學家第谷N代~
所以,你總覺得星星在跟著你跑的原因是:
1。 你沒有察覺出星星在天空中的運動;
2。 你跑的距離太短,不足以產生可分辨的視差。
※星星還是那顆星星?星星已不是那顆星星
※手指拼星星都弱爆了,看我們的星星
※來自星星的你到底來自哪個星星,找星星
※來自星星的你!
※你們都是星星糖!女星去時裝周還是游泳都要穿星星
※你的金星星座是什麼?
※來自星星的你
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