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恒星距离的尺度_趣味天文学

时间:2020-01-31 理论教育
恒星距离的尺度_趣味天文学

测量长度的大单位有千米、海里(1852米)等。这些单位用于地面测量已经足够,但是用于天体测量就微不足道了。如果用它们来测量天体距离的话,就会如同用毫米来测量铁路一样不方便。举例来讲,木星到太阳的距离,以千米为单位,是78000万;十月铁路的长度,用毫米作单位,是64000万。

为了避免数字后面产生一长串零,天文学家就使用了更大的长度单位。例如,在测量太阳系的距离时,就把太阳离地球的平均距离当作单位(149500000千米)。这就是所谓的“天文单位”。使用这个单位,木星和太阳的距离为5.2,土星距离太阳9.54,水星距离太阳0.387。

但是要测量我们的太阳和别的恒星之间的距离,这种尺度还是太小。比如说,离我们最近的一颗恒星(半人马座中的比邻星[12],是一颗微红的11等星),用这个单位表示出来是260000。

这还是最近的一颗恒星,其他恒星都相隔遥远得很。采用其他更大的单位,就大大简化了这些数字的记法和称谓。天文学中采用的大单位有“光年”,还有比光年更大的“秒差距”。

光年就是光线在太空中一年里所经过的路程。这个单位有多大呢?我们只要想象一下,光从太阳到地球只需要8分钟就行了!一光年的长度跟地球轨道半径的比例,等于一年跟8分钟的比例相等。用千米来表示的话,一光年就等于9460000000000千米,也就是说,一光年大约是95000亿千米。

天文学家更喜欢使用的星际距离单位是秒差距。秒差距的距离就是:倘若站在这个距离来看地球轨道的半径,其视角是1秒。从星球上看地球轨道半径的视角,天文学家称之为这颗星的“周年视差”。把“秒”和“视差”连在一起,就形成了“秒差距”这个词。人马座α星附近的比邻星的视差是0.76秒,距离跟视差成反比,所以这颗最近的恒星的距离是196-01或1.31秒差距。根据几何学知道,1秒差距等于206265个天文单位(地球到太阳的距离)。秒差距和其他长度单位的关系是:1秒差距=3.26光年=30800000000000千米。

以下是用秒差距和光年来表示的几颗明亮的恒星的距离:

半人马座α星:1.31秒差距,4.3光年

天狼星:2.67秒差距,8.7光年

南河三:3.39秒差距,10.4光年

河鼓二:4.67秒差距,15.2光年(www.guayunfan.com)

这些都是离我们相对较近的恒星。它们距离我们到底有多近,我们只需要把第一列的各个数字乘以30,然后加上12个零,再以千米作单位就可以了。但是光年和秒差距还不是测量恒星距离的最大单位。如果天文学家需要测量恒星系统的距离和大小的时候,也就是说,如果需要测量几千万颗恒星构成的宇宙的时候,就需要使用更大的尺度单位了。就如同千米是由米导出的一样,这个单位是用“秒差距”导出的,即所谓的“千秒差距”,它等于1000秒差距或者30800万万万千米。用这个单位来测量银河系的直径是30,从地球到仙女座星云的距离约为205。

但是很多时候千秒差距还是显得不够大,必须要使用“百万秒差距”。

这样一来,我们可以得到一张星际长度单位表:

1百万秒差距=1000000秒差距

1千秒差距=1000秒差距

1秒差距=206265天文单位

1天文单位=149500000千米

简直无法想象百万秒差距究竟有多大。即便我们把1000米缩小成头发般大小(0.05毫米),百万秒差距的长度也在人类的想象能力之外,相当于15000万万千米——这是地球跟太阳距离的10000倍。

我们在此使用一个比喻,以此来帮助读者理解百万秒差距。一条从莫斯科到圣彼得堡的蛛丝重10克,一条从地球到月球的蛛丝重8千克。倘若有一条蛛丝可以从地球牵到太阳,就会重3吨。但是,如果一条蛛丝有一个百万秒差距那么长,就会重达600000000000吨!