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以前是如何测量恒星的直径的_趣味天文学

时间:2020-01-31 理论教育
以前是如何测量恒星的直径的_趣味天文学

我们已经知道,即便使用最强大的望远镜也无法看到恒星的直径。不久前有关恒星大小的言论都是一些猜测。大家都说恒星的平均大小和太阳差不多,但是却没有人可以证明这种说法的正确性。

由于需要比我们现在所拥有的更为强大的望远镜才能分辨恒星的直径,因此,这个有关恒星真实直径的问题似乎是无法解决的。

这种情况一直持续到1920年,当时所采用的新方法和仪器为天文学家测量恒星的真正大小开辟了道路。

天文学上的这一最新成就得益于它忠实的盟友物理学。物理学不止一次地帮助过天文学。

我们现在来讲讲根据光的干涉现象测量恒星真正大小的方法。

为了解释清楚这种测量方法的原理,我们来做这样一个实验,需要的几种简单的仪器是:一台放大率为30倍的小型望远镜、一个离望远镜10~15米的明亮的光源,再用一张幕把这个光源遮住,幕上留一条只有十分之几毫米宽的直缝。用一个不透明的盖子盖住物镜,盖子上有两个相隔15毫米、直径大约为3毫米的圆孔,且位于沿水平线和物镜中心对称的地方(图72)。

图72 测量恒星直径的干涉仪器,物镜前的盖子上有两个可以移动的小孔。(www.guayunfan.com)

不使用盖子的时候,望远镜里看到的缝是狭长的,两侧还有暗弱得多的条纹。装上盖子之后,中央那条明亮的狭线上有许多垂直的黑暗条纹。这些条纹是经过盖子上两个小孔的两条光束彼此干涉的结果。如果把其中一个小孔遮住,这些条纹就会消失。

如果物镜前面的两个小孔可以移动,它们中间的距离就可以随意改变,那么它们相隔越远,那黑色的条纹就会越不清晰,直到消失。知道了条纹消失时两孔的距离,就可以判断观察的人所看到的狭缝的视角大小。如果知道狭缝和观察者之间的距离,就可以算出狭缝的真实宽度来。如果,我们使用的不是一条狭缝而是一个小的圆孔,要确定这个“圆缝”的宽度(也就是小圆孔的直径),使用的方法还是一样的,但是所得的角度需要乘以1.22。

在测量恒星的直径时我们遵循的也是同样的方法,不过恒星的直径看起来太小了,所以必须使用极其强大的望远镜。

除了上述的干涉仪之外,还有一种就是根据它们光谱研究的方法来测定恒星的真实直径。

天文学家根据恒星的光谱就可以求出恒星的温度。知道了温度,就可以算出1平方厘米的表面所辐射的能量。此外,如果知道了恒星的距离和视亮度,那它表面的辐射量也可以求出来。用前一个数字来除后一个数字,便是恒星表面的大小,接下来就可以算出其直径了。比如说,我们已知,五车二的直径是太阳直径的12倍、参宿四是360倍、天狼星是2倍,织女星是2.5倍,而天狼星的伴星是太阳的2%。