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天文知识——天文单位、光年、秒差距、三角视差法

2010年5月28日 AEROFISH 2,428 views 发表评论 阅读评论

天文单位、光年、秒差距是天文学中的三个重要的距离单位。

天文单位(英文:Astronomical Unit,简写AU),是指太阳到地球的平均距离为1AU。
1AU=149,597,870,691±30米(约一亿五千万公里,1.5×1011米)。

光年(英文:light-year,简写ly),指光线在真空中行驶一年的距离为1ly。真空中光速为299,792,458m/s,所以
1ly≈299,792,458×365.25×24×3600=9.4607304725808 ×1015米。

秒差距(英文:ParSec,由英文视差"Parallax"和角秒"Arc-Seconds"两个单词合成,简写pc),定义天体的周年视差为1角秒时,天体与地球的距离为1pc,视差角越小,距离越大,两者成反比。
1pc≈206265AU≈3.26ly≈3.09×1016米。

三角视差法为一种距离测量方法,在天文学中,可以用来测量近距离的恒星距离(小于300ly)。三角视差法之所以放在这里是为了更好的理解秒差距这个单位。

智慧源于生活,体现于生活。1838年,人类终于从生活的经验中首先想到了测定星体的距离。当时所用的方法就是“三角视差法”。

视差就在我们身旁。试看看远处的一个物体,在鼻子前举起一只手指,并且闭上一只眼睛,用另一只眼睛观看,反复交换两只眼睛,会发现手指好像移动了位置,这就是视差。把手伸直,你会发现变动的位置好像小了一点。因为有视差,我们才能分辨物体的远近,产生距离感。

注意,视差法需要更远处有一个参考物体。

用在测距方法上,两眼之间的距离叫做“基线”,手指与两眼所成角叫做“视差角”。如下图所示:

在地球上观测恒星也有视差现象。此时基线就是地球周年轨道的直径(Diameter of the Earth’s orbit),计算时使用半径(即地球与太阳的距离1AU),被观测恒星的视差角就是太阳(Sun)、被测恒星(Observed Star)、地球(Earth)三者所形成的内角P(Parallax angle p),随着地球公转6个月,被测恒星就如下图所示相对于更遥远的恒星背景(Distant Star Background)出现周年视差运动,被测恒星距离我们愈近(距离R),视差角P就愈大,反之亦然。

由于大部分的恒星的距离实在太远,视差角都非常小。离我们最近的恒星(半人马比邻星)的视差角只有0.75角秒,连1角秒(1/3600度)也不到。地面上观测,受大气影响,视差法只适用于度量300光年以内的恒星距离,大气层外的卫星,可测量3000光年内的距离。

补充说明:在测定太阳系内一些天体的视差时,以地球的半径作为基线,所测定的视差角称为周日视差。在测定恒星的视差时,以地球和太阳之间的平均距离作为基线,所测定的视差角称为周年视差。周年视差1角秒,则恒星距离地球为1秒差距。

距离计算方法:R'=1AU/sinP。
当P=1角秒时,R'=1/sin(1/3600)≈206264.8AU=1pc;
当P=0.5角秒时,R'=1/sin(0.5/3600)≈412529.6AU=2pc;
所以,视差角(单位角秒)和距离(单位秒差距)成反比,即倒数关系。
【sin函数中要使用"度"这个单位,所以角秒要转换为度,1角秒=1/3600度。】

至于视差角P怎么测量,我还不太清楚,等找到方法再补全。

【最后修改时间:2010年12月12日】

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