天體距離的測量
1.三角視差法
:
觀察者在兩個不同位置看到同一天體得方向之差稱為視差。測量天體的視差,就可以確定天體的距離,因為天體的視差與天體到觀察者的距離之間存在簡單的
三角關係
。視差測量是確定天體距離的最基本的方法,稱為
三角視差法
。
測定太陽系內天體的視差時,以
地球半徑
作為基線,所測視差稱為
週日視差
。測定恆星的視差時,以太陽和地球的平均距離作為基線,所測定的視差稱為
週年視差
。
測定恆星的距離是用
週年視差
。恆星的週年視差的定義是:以太陽到恆星的距離r為弦,以日地平均距離
為最小邊的那個
直角三角形
的最小角
。顯然,
與
之間的關係為:
,由於π很小,可以用你它的弧度數代替正弦值,
,於是得
。式中
以弧度表示,如果
以角秒錶示,並記為
,則得
其中
和
都以
為單位。若以天文單位
,則成為
由於天體距離太遠,距離的單位常用下列兩種單位:
秒差距
——與週年視差
對應的距離
;
光年
——光在一年內所行的路程。
2.分光視差法:
我們已知恆星的視星等
,絕對星等
和距離
有以下關係:
根據恆星譜線的強度和寬度差異,估計恆星的絕對星等,由觀測已知恆星視星等,便可求得它的距離。
3.威爾遜-巴普法
威爾遜和巴普在1957年發現,晚型星(G、K和M型)恆星光譜中電離鈣的反轉發射線寬度
的對數與恆星絕對星等
存在著線性關係,即
利用已知
三角視差
距離的恆星和它們的
可作定標線。
是線寬,以圓頻率為測量單位。
4.星群視差法
移動星團的成員星都具有
相同的空間速度
。由於透視作用,它們自行會聚於天球上一點或從某點向外發散,該點稱為
“輻射點”
。知道輻射點的位置,並觀察測得
個成員星的自行
和視向速
,該星團的平均週年視差為
θk為第k顆星和輻射點的角距離
5.主星序重疊法
該方法基於恆星的赫羅圖。認為所有
主序星
都具有相同的性質,同一光譜型的主序星都具有相同的絕對星等。把待測星團的
赫羅圖
同太陽附近恆星的赫羅圖相比較,使兩個圖的主星序相重疊。根據縱座標讀數之差即星團的主序星的視星等與絕對星等之差,便可求出星團的距離。也可將待測星團的主星序與已知距離的比較星團的主星序加以比較,得出兩者相對距離。根據比較星團的已知距離,便可求出待測星團的距離。這是測定
星團
距離的一種有效方法。
6.變星測距法
利用天琴座RR變星測定距離。這類星的特點是
光變週期長短不同,而它們的光度相同
,絕對星等為+0。6左右。因此,先透過觀測定出它們的視星等
,將
於絕對星等
比較,便可確定含有這類變星的星團距離。這類變星光度大,是相當理想的“
距離指示器
”。
造父變星的光變週期長,它們的光度和光變週期之間有一種確定的關係——
周光關係
,即光度越大,光變週期越長。銀河系的經典造父變星可採用以下關係:
其中<;Mv>;為一個光變週期的平均絕對視星等,P為以天為單位的光變週期
7.譜線紅移和哈勃定律
觀察表明,河外星系的譜線都有紅移現象,而且紅移星z與距離成正比,存在哈勃關係:
因此只要測出紅移量,便可求出
河外星系
的距離。
關於測定天體的距離的方法還有很多。例如用亮星,新星,超新星,HⅡ區,
行星狀星雲
,面亮度漲落,橢圓星系的
Dn-б關係
等測定星系的距離。
下圖為不同距離下的不同測量方法: