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面对广袤无边的宇宙,人类渺小而又渴望探索的心灵随之觉醒。然而,跨越星际的距离实在遥远,我们该如何丈量浩瀚星海,窥见宇宙奥秘?

01

起初,人类对宇宙一无所知,肉眼所见不过是天穹上一片繁星点点。

直至启明星在夜空中燃起微弱的光芒,科学的曙光方才逐渐照亮人类的视野;物理学揭示了光的神秘面纱,宇宙测量亦迎来了崭新的机遇。

原来,光的速度竟是如此之快,快到超越一切物质,于是,人类凭借想象力,以光年为单位,开启了对宇宙距离的测量和计算。

然而直到最近,人类才真正理解光年的含义。

光年并非时间单位,而是长度单位,是光以每秒30万公里的速度运动一年所达到的距离。

1光年约等于9.46兆公里,是一个极其巨大的距离。

这样的距离,已经远远超出人类目前的任何实际飞行能力,我们无法想象,用肉眼看到的星光,或许来自上百甚至上千光年之外。

人类渺小如尘埃,却怀揣着无尽探索的梦想,这梦想激励我们不断改进观测技术,只为看得更远、更清。

置身于浩瀚宇宙,我们的视野始终局限。

直到20世纪,人类终于走出地球,搭乘探测器仰望浩渺星河,即便探测器飞出太阳系之境,依然只能照亮我们视野中极小的一隅。

然而,人类的想象力和创造力从未止步。

纵使探测器未能迈进星际,人类依然找到了测量星光距离的方法,关键就在于光行时间的计算。

当我们观测到一束星光时,这束光其实出发于几百乃至上千年前,通过精确计算光的出发时间,我们便可推断出它所经历的距离。

除此之外,天文学家还利用多普勒效应等方法估算星体的绝对速度,结合精确的数学计算和物理学原理,天文学家最终描摹出一个只属于人类的宇宙地图。

02

被天文学界尊称为星系天文学之父的爱德温·鲍威尔·哈勃,他是一位开创性的科学家。

虽然大多数人可能不知道“爱德温”这个名字,但“哈勃”这个姓氏无疑让人立刻联想到那架为人类带来大量宇宙信息的哈勃太空望远镜。

哈勃不仅开创了星系天文学,也是观测宇宙学的先驱。

他研究发现的哈勃勒梅特定律,为天文学家提供了计算星体远离速度的重要工具。

这个定律揭示,星系之间的相对远离速度与它们之间的距离成正比,这一发现被视为宇宙在膨胀的强有力证据。

但这里还存在一个未知数——要如何准确测量不同星系之间的距离呢?

三角视差法给出了答案。

这是测量天体距离最常用的方法之一,它利用从不同视点对同一天体的视差,来推算该天体与观测者之间的距离。

要理解三角视差法,首先思考一个简单的示范。

请你伸出手来,竖起大拇指。

先用左眼观察拇指的位置,然后闭上左眼,换用右眼看拇指。

你会发现,拇指的视角位置好像发生了移动,尽管你的手并没有真的动。

这就是近距离下的视差现象。

放眼天体距离的测量,地球上的观测者可以利用地球公转产生的视差。

在6个月的时间内,地球绕行了半圈太阳轨道,相当于两个观测点间相隔了一个地球轨道直径的距离。

从这两个视点观测同一天体,就可以通过形成的三角形测算出该天体的距离。

利用三角视差法测量距离,一直以来都存在很大难题,那就是观测的精确度。

因为即使是离地球最近的星星,与地球之间的距离也是以光年计的,两观测点间的距离远小于星星到地球的距离,这导致测量精度很难提高。

要获得更高的测量精度,需要扩大三角形的两个观测点之间的距离。

有人提出,可以使用地球和太阳这两个点,但问题是,要同时从两个点进行观测极为困难。

直到20世纪中期,天文学家终于找到了可行方案。

那就是利用地球轨道上的人造卫星作为第二个观测点。

1959年,人类首次实现了卫星三角测距法,打开了测量恒星距离的新纪元。

人造卫星可以绕地球运行多个整圈,这相当于得到了多个三角形观测,取平均值便可大大提高测量精度。

可见,天文距离的测量是人类智慧的结晶。

从三角视差到标准烛光,再到各种校正红移效应的新技术,天文学家不断突破思维局限,开拓测量星际距离的新方法。

这种科学精神值得我们学习,也让我们更加惊叹于浩瀚宇宙的奥秘。

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7302701019707130406

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