银河系直径20万光年，光都要走20万年，人类是怎样测量出来的？

宋751

宇宙中的距离都是怎么测的？

真的是发射一束光然后等它反射，进而计算来的吗？

光在宇宙中的传播

这显然是不可能的，宇宙中的距离动不动就是光年起步，1、2光年还能等，那银河系的20万光年，光去要花20万年，回来还要花20万年，加起来人类要等40万年。

好家伙，等这个光回来，咱们人类还在不在地球都是一个问题。

那么，我们看到的那些成百上千万的光年距离，科学家们都是怎样计算出来的？

银河系的直径再20万光年

丈量宇宙

宇宙很大，但是不妨碍人类丈量它的大小，在古希腊时期，欧几里得就提出，利用金字塔的影子来测量金字塔的高度，后来这个实验由泰勒斯完成。

这里面涉及到的几何原理是相似三角形，无独有偶，古希腊的数学家埃拉托色尼，也是利用了三角形，计算出了地球的直径。

如今，这个方式也被沿用到了天体距离的测量，那就是天文学上的三角视差测量法。

古希腊的数学家

地球、太阳、待测天体，这三个点可以组成一个三角形，其中，太阳到地球的距离是已知的，我们想要得到另外两条边的长度，还需要知道已知边所对应的夹角。

如何得到这个夹角，成为了计算距离的关键。

这个时候以地球的一个半年为周期，测量出前后半年地球与该天体的视差夹角α。

万事俱备只差计算，运用最基础的三角函数，就能求得天体和地球以及太阳之间的距离。

三角视差测量法

但是，三角视差法也有一定的局限性，如果天体距离地球太远，恐怕就没办法使用了。

因为距离越远，测量到的视差夹角误差就会越大，这个方式知识和几百光年的范围。

那如果是距离地球成千上万光年，我们又该如何测量呢？

宇宙中有一种天体叫做造父变星，它是一种周期性恒星，也就是亮度会呈现周期性变化。

找到一颗造父变星，观察它的周期变化，然后就能得到它原本的亮度是多少。

造父变星的周期

在这过程中，周期和造父变星的亮度会呈现一个周光关系，如果两颗造父变星的周光关系曲线相同，那么说明它们的原始亮度是一样的。

于是，我们可以先测量出距离地球较近的造父变星，根据周光关系曲线，得到更远那颗造父变星的距离。

此外，还能根据一个星云、星团里面的造父变星测量出整星团的直径，以及它们距离的地球的距离。

银河中存在着大量的造父变星，于是科学家们通过它们测量出银河系的直径在大约20万光年。

两颗造父变星

在测量造父变星距离的时候，科学家们又发现了一种新的测距方法——分光视差法。

我们所看到的天体亮度与距离之间是有关系的，人类可以通过天文望远镜加电脑模型，得到一张恒星的光谱图。

天文学家们假设，将这颗恒星放在距离地球32.6光年的距离，这个时候它的亮度为M，被称为“绝对星等”。

而人眼看到的这颗恒星的真实亮度为m，称为“视星等”。

不同类型的恒星的光谱图

M和m之间存在视差，这也是我们的眼睛和天文望远镜对光感知的差距，用符号π来表示。

之后，经过天文学家的推算，得到了一个关系式：M=m+5-5lgπ。

这其中，绝对星等、视星等以及视差我们都可以得到，那么只需要代入，就能算出距离。

有人对这个公式提出质疑，人和人不能一概而论，大家对光的敏感度是不一样的，怎么能保证视星等的权威性呢？

其实，这个值并不是拿人测出来的，一切都是根据那张恒星的光谱图得到的，不是真的让人眼去看。

恒星的类型河它们的亮度

这个光谱图可不单单是可见光，它还将不可见光可视化，让天文学家能更详细分析出这颗恒星所发出的所有电磁波。

在这过程中，还会发现该恒星的红移，从而计算出这颗恒星正在离我们越来越远，不仅可以计算出现在的距离，还能预估未来多少年后，这颗恒星与地球的距离。

由此可以看出，人类想要丈量宇宙的距离，有三种办法：第一种是历史悠久的三角视差法，第二种是利用造父变星的测量法，最后一种是分光视差法。

宇宙中的恒星

认识宇宙

丈量宇宙的距离是认识宇宙的开始，人类从仰望星空开始，就一直想要知道，这个“天”到底有没有界限。

咱们看到的天有两层含义，第一层是地球的大气，另一层则是宇宙。

地球的大气那肯定是范围有限的，但是宇宙就不一定了，人类至今都无法肯定宇宙的真正边界在哪里。

起初，人类的目光非常“短浅”，认为宇宙就是太阳、月亮、地球、星星构成。

仰望星空

随着伽利略自己制作了第一台天文望远镜，观看到了人类从未看到过的景象，原来宇宙不单单是上面说的那几种，还有其他行星和它们的卫星。

也正是从这个时候开始，一个新的体系逐渐被建立起来，那就是太阳系，这个时候的科学家们认为，太阳系就是整个宇宙。

随着天文望远镜的倍数越来越高，人们能看到的宇宙景象也越来越多，天文学家们逐渐意识到，没有星星这个天体。

太阳系八大行星

我们看到的星星其实是其他恒星，太阳不是宇宙中唯一能发光的物体，在太阳系之外还有其他的类似体系。

夜空中的银河，其实只是我们所在银河的一部分，我们位于本银河的一根旋臂上。

这个时候的天文学家认为，银河系就是宇宙的全部了，直到上个世纪20年代，一位叫哈勃的科学家提出，银河系不是宇宙的全部。

确切地来说，银河系也只是宇宙的极小一部分，银河系外还有银河系，就像太阳系外还有“太阳系”是一样的。

银河系不是宇宙的全部

事实证明这位天文学家没有说错，河外有河，银河系不是宇宙最高的体系等级。

为了纪念哈勃的贡献，人类第一台深空天文望远镜以他命名。

也正是哈勃天文望远镜，帮助人类第一次丈量了全宇宙，得到了宇宙的直径，大约930亿光年.

从此，哈勃的名字在天文学上具有了重要的意义，既是伟大的天文学家，又是伟大的天文望远镜。

哈勃望远镜

寻找新“地球”

丈量这些距离，也能够让人类知道，在距离我们多远的地方，存在着类似的“地球”。

天文学家们通过观测，发现了上千颗“超级地球”，这个“超级”不是说它们比地球厉害很多，而是它们比地球大。

超级地球们与我们的距离有大有小，近的可以只有10光年，远的可以达到4722.65光年，远到无法使用三角视差法测量距离。

地球和超级地球

人类想要到达这些超级地球，就必须克服光年带来的阻碍。

飞跃光年之外的距离，光是依靠飞行器来办是不可能的，飞行器无法突破速度与时间的限制。

相对论已经说明，人类不能达到光速，只能无限逼近光速，即便是这样的速度，对于宇宙来说也还是太慢了。

人类无法突破光速

1光年的距离，人类也无法取得突破，只能看着这些超级地球空有一声叹息。

但是，距离能让人类明白，地球有多么宝贵，想要寻找下一颗地球，需要跨越这么长的幅度，可想而知，人类不可能离开地球，至少现在不能。

有这样一颗美好的星球，为什么要花费大力气搬去光年之外的新“地球”呢？

我们和地球零距离

更何况，我们根本酒搬不了这个家，“超级地球”再好对于我们都是徒劳，珍惜与我们0距离的地球吧！

蓝天天使2017

酒？就

fys24680

转发了

SUNSHINEhzl

猜的。谁也量不了，专家只要猜。

搬运工657

从量子的角度不是如此。如量子纠缠无「距离」。