恒星的距离讲了什么?
发布网友
发布时间：2022-08-25 16:47
共1个回答
热心网友
时间：2024-03-14 17:41
天鹅座61星，多年来曾被认为是第二颗最近的恒星，但现在至少已发现11颗比天鹅座61更近的恒星，它们之中就有天空中最亮的天狼星。
自1839年以后，陆续测定了一批恒星的距离。天文学家根据这些已经得到的知识，对其他恒星至少能够提出一些有用的数字，并考察它们的颜色、亮度和其他物理性质，甚至对它们的大小和构造，也能作出某些接近真实情况的推论。恒星距离的确定，给天文学开拓了一个广阔的研究领域，因为知道了1颗恒星的距离以后，我们就可以对它的大小和发光本领，以及其他自然状况有所了解，至于它的化学组成则可以用分光镜来揭示。例如，两颗恒星所显示的明亮程度相等，如果我们得知其中1颗比另1颗距离我们远多少倍，我们就可以了解那颗远距离的恒星的实际亮度应该是多少。举例说，天狼星和老人星同是两颗最亮的恒星，它们都比标准的一等星亮得多，然而却把它们看做同一级的恒星，都叫做1等星。这两颗星相比较，天狼星似乎还要亮些，它和我们的距离，比日地距离还远50万倍。可是老人星却不承认这个结论，因为它离我们更远，天文学家经过长期的努力，终于用最先进的技术测定了老人星的亮度，从而解决了这个争沦问题。这时，得知老人星是全部1等星中实际上最亮的恒星。
恒星的距离测量，天文学家叫做测定恒星的“视差”。所谓视差，通俗地讲，就是从不同的地点观测同一物体，这个物体在它的背景上所产生的位置变化，又叫“视差位移”。例如，你拿着1枝铅笔，竖立在你面前，并伸出30厘米远，先用1只眼睛注视铅笔的上端，然后用另1只眼睛做同样的动作，你将发现铅笔顶端在它的背景上的投影位置似乎发生了变化。铅笔伸。出得远一些，位置的变化似乎小了一些，如果再伸得远一些，就几乎没有位置的变化了。作上述观测时，你如果把前后两个投影点联成一条直线，则这条直线，首先是由于你的两只眼睛之间的距离造成的；其次，这条直线的长短，和铅笔伸出去的远近成反比，而直线的方向并没有改变。同样的道理，如果在两个相距很远的测点上来观测距串很远的同一个天体，那么这两个测点的视线，同样在这个天体的背景(天球)上留下两个投影点(同一天体在天球上的两个视位置)，两个测点的联线叫做基线，而两个投影点的联线，就是由于测点位置的变化所产生的视差位移。通过数学的运算，可以根据这条基线的长度，和两个测点与同一天体的两条方向线(视线)所组成的角度，计算出这个天体的距离。
用通常的方法，是不能看出恒星在天空中的位置变化的。甚至在地球直径的两端，相隔约12 880千米的两个观测点上，也看不见恒星的位置变化，因为恒星距观测点的距离是非常巨大的。
最初，虽然有人设想找出一条像地球直径那样长的直线来作为测量恒星的基线，但这样长的直线在我们地球上是找不到的，然而，天文学家却在宇宙空间找到了，这就是地球围绕太阳作周年运动的轨道直径，这条直径长约3亿千米，比地球直径长约23 544倍。有了这条基线，就可以。测量恒星的距离了。先在地球轨道的某一点上对某恒星作一次观测，在6个月之后，当我们处在轨道的相反一点时，又对同一恒星作一次观测，由于我们观测点的空间位置变换了3亿千米，就使某些恒星在天球上的视位置有了变化，因为恒星距我们观测点的距离很远，这种变化当然是极其微小的，通常用弧度的秒数来表示，称为角秒(记作″)。通过严密的数学计算，当我们在基线长3亿千米的两端测量某一恒星，如果它的视差位移是1″那么这颗恒星和我们的距离就将超过310000亿千米。我们还没有发现哪一颗恒星在天球的视差位移达到了1角秒(1″)，正如天文学家所说，没有一颗恒星的视差大到了1角秒(1″)。在基线长度不变的情况下，视差愈小，就意味着恒星愈远。因此，视差不超过1″也就是说，在最靠近我们的恒星中，没有哪一颗恒星和我们的距离仅仅只有310000亿千米。已经测得的最大视差是075″，这就是那颗最近的恒星的视差。要确切地决定一颗恒星的视差，至少要观测3次，天文学家通过第三次的测量结果，才能排除恒星视差的误差，这种误差是由于恒星的光在经过天空时，和太阳变位的相对运动所造成的。
太阳距离我们地球15亿千米。如果我们做一次长途的宇宙旅行来到了太阳上面，再前进20万倍于日地距离的路程，我们仍然没有遇见1颗最近的恒星，我们又前进8万倍于日地距离的路程，才能遇见那颗最近的恒星，这就是视差075嘶表示的距离意义。这个距离比310000亿千米还多125000亿千米。换句话说，已经发现的那颗最近的恒星，距我们435000亿千米，它等于日地距离的29万倍。
其他的恒星比这个距离还要远许多倍。如果用千米数来表示它们的距离，那么这个数字和无穷大几乎没有什么区别了。因为多数天文数字都大到难以理解的程度，应用起来很不方便，为此，就把日地距离(15亿千米)作为1个单位，叫做天文单位。在说明很长的距离时，我们通常使用“太阳距离的多少倍”这样的概念。但是某些恒星的距离是太阳距离的数百万倍，这仍然给我们一长串的数字负担，因此，天文学家又选用了另一个长度单位来表示恒星的距离，这个单位就是光线在1年内所走过的路程。我们知道光的速度是每秒30万千米，约等于每年95000亿千米，我们就叫做1光年，最近的恒星是42光年，这就意味着它的距离是95000亿千米的42倍。
当我们看到这颗最近的恒星时，进入我们眼帘的光线，已经离开它有4年多了。许多恒星的光线在一百年或几百年以前就出发了，可是现在还没有到达我们的眼里。某些暗弱的恒星，它的光线要几千年才能到达我们这里。就是说，它们的光线早在耶稣降生以前很久就向我们出发了，而现在还在旅途中疾行前进，尚未抵达我们这里。这些遥远的恒星，从星光出发到达我们这里要如此长的时间，那么这些星光出发后的恒星，它们在宇宙空间的状态，是不会没有变化的。我们认为北极星在宇宙空间是最稳定的，但如果它在接近半个世纪以前就熄灭了，我们现在还不知道这件事呢，因为我们现在所见到的北极星光，早在50年以前就出发了。光线的速度如此之大，它每秒的行程等于地球圆周长(40250千米)的7倍。太阳是最接近我们的恒星，它给我们的光大于1颗1等星的900亿倍，然而它的实际光量不过相当于1颗第二流的恒星的光量而已。冥王星是太阳系最远的行星，和太阳的距离大约是60亿千米；在我们和最近的恒星之间，如果接连摆上几千个同样的太阳系，将还要剩下一些空间。
我们感到声音传递很快，每秒约332米，如果可能的话，声音自最近的恒星传递到我们这里，需要300万年之久。幸而声音是依赖我们地球上的大气来传播的，否则我们所听到的将是强大而连续的剧烈响声，我们耳朵的防震结构将大不同于今天这个样子，因为恒星界的爆炸和剧变随时都在进行，我们的太阳就是这样一颗不断地变化着的恒星。
即使没有这种紊乱的音波来干扰我们，我们仍然可以发觉有来自无线电噪音的干扰。每当太阳黑子剧烈活动期，灵敏的无线电收音机就可收听到一种强烈的嘶嘶声，这种噪音出现在各种频率的电波上。星系中的许多天体也发出嘶嘶的噪音，证明宇宙中存在着大量的射电干扰。无线电噪音的一个主要来源是金牛座的蟹状星云(M1)，它是一个行星状的星云，这个星云是1054年在银河系里爆发的一颗超新星的遗迹。古代的记录表明，在那1年里，在蟹状星云这个位置上曾有1颗明亮的恒星。
恒星的视差测量是一种高度精密的天文测量技术，需要考虑各种允许范围内的误差，甚至观测者的性格也在考虑之内。采用相同的仪器来观测同一个目标，结果应该完全相同，但由于观测者的性格不同，所得结果仍然略有差异。天文学的计算问题，最后在处理可能误差的时候，天文学家要把他的个人误差(人差)也考虑进去。除了这些不稳定的因素以外，恒星的视差测量和观测记录，仍然不是十分精确的。还必须考虑折射的影响，因为地球是在宇宙中不断地运动着的，它不会因地球上的观测者正在进行着某种观测工作而稍作停留，这就使观测者对所观测的天体产生一种目视偏差，导致被观测的天体偏离它的真实位置。此外，还有一个因素，也是很重要的因素，就是地球的摇摆所产生的震动，以及其他天体运动的干扰。
关于恒星距离的测定，天文学家还有其他的途径。现在，间接的测定方法比直接的测定方法更为普遍。间接方法包括利用恒星的物理性质来判断它的实际的发光强度(光度)。例如，恒星的光谱，就可以作为测定恒星单位面积亮度的良好工具。某种光线的相对强度，能够指示恒星大气的压力，使天文学家据此判断是大的亮星还是小的暗星，或者是某种特殊类型的变星，而变星的光变周期，又可以量度恒星的实际光度。另一方面，当我们知道了恒星的本身亮度和目视亮度之后，我们就可以根据它在天空中显示的光照情况，简捷地估计出这颗恒星应该距离我们多远。
前面已经提出，最亮的恒星往往是最近的恒星，而那些最暗弱的恒星则是最远的恒星，但有许多例外情况。严格来说，这条规律对肉眼更为适宜。在所有恒星中最近的南门二是颗1等星，距离我们4光年稍多一点。另一颗一等星是南河三，距离我们略大于10光年。天空中最亮的天狼星，也是比较接近我们的1颗恒星，它的光线通过空间的路程多于8光年。反之，第二颗最近的、通常叫做巴那德的星却很暗弱，只比1颗10等星少许亮一点，距离我们6光年。
老人星是仅决于天狼星的1颗最亮的恒星，它的光线到达我们这里大约需要100年。大角星是北半球最亮的恒星，距离我们36光年。角宿一与我们的距离是2m光年，明亮的参宿七，它的记录为900光年。
平均来说，在靠近我们的恒星当中，亮星所占的比率大于暗星，这是事实，然而这并不是一条适用于全部恒星的规律，因为1颗恒星之所以比另1颗恒星亮些，也许是由于这颗亮星离我们比较近些，但不是任何特别暗弱的恒星都是离我们最远的。亮度的大小标志着恒星的远近，但并不能反映出恒星的实际发光量。有大量的事实可以说明这种情况，有些恒星看上去不如我们的太阳亮，然而它们在宇宙空间所发出的光量，比太阳还大10万倍。这是因为太阳离我们近，而那些恒星离我们远的缘故。一般而言，只有那些相对来说较近的恒星，才能在我们的望远镜里看到。
对于恒星彼此之间的距离，在我们知道恒星与我们的距离以前是完全不清楚的。它们之间，有些似乎靠得很近，甚至聚集在一起，几乎处在我们的同一视线之内，而实际上它们彼此却离得很远，要比它们和我们之间的距离远好多倍。我们观测到许多星群，并不是由于视觉的错误，我们仍有理由设想，那些组成星群的恒星之间有着某种紧密的联系，并且它们之间的距离较之与其他恒星之间的距离为近。这一设想已被光谱分析和望远镜观察所证实：根据光谱研究，这些星团内的恒星，大致处于同一发展阶段，它们似乎有共同的起源，彼此也比较接近。例如通过望远镜对昴星团的研究表明：这个星团是移动的，它的全部恒星在空间的运动方向相同，它们似乎有共同的目的地。大熊座内的七颗主要恒星中，有五颗包括在一个移动星团内，只有斗形*的第一颗星和斗柄上的最后一颗星不是这个星团的成员。虽然太阳不是这个星团的成员，但是由于这个移动星团不断地接近太阳，以至使太阳也位于这个巨大的移动星团的范围以内。天狼星、北冕座星和御夫座星(五车三)都是大熊星团的组成成员。毕星团和昴星团一样，也是移动星团。毕星团的运动是颇不寻常的，它的全部恒星的运动都向天空中的一点汇聚，很像一个透镜。它们又像许多平行的铁路线向车站集中一样，会集在地平圈上的同一升出点。离我们较近的猎户座红星参宿四，也有类似的情况，它与另一颗恒星彼此平行地运动着，最后也会聚到相同的一点。包括许多亮星的天蝎座和半人马座属于同一个移动星团。美丽的后发星团是一个肉眼可见的星群。巨蟹座的蜂巢星团也是一个暗弱的肉眼星团。
