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【按】宇宙星系星云星团闪耀,无穷之农家长嫂巨大,了解神秘的宇宙。如何知道各种宇宙天体距离我们有多远呢?下文还将向你介绍丈量天体之间距离的大尺子,一部人类认识宇宙的简史。

作者:艾忍

来自:艾忍的新浪博客

提示:其他3把“量天尺”文章,详见文后链接

再远的星系很难分出单颗造父变星,人类的第四把“量天尺”就是20世纪20-30年代美国科学家哈勃提出的哈勃定律

前面提到恒星并不恒定,而是在太空高速运动,其速度远大于行星。银河内恒星运动速度约为每秒几公里到十几公里,也有更高速的,只是太过遥远短期难以察觉。恒星速度是弥散的、各个方向随机分布。天文上将速度分解为沿视线的视向分量与垂直视线的横向分量。横向分量导致恒星在天球上移动,由于距离太远,通常要好几百年(甚至更久远)才能累积到可以觉察的角位移,结合距离可求出速度的横向分量。视向分量没有这个效应,但它导万一奥特曼打不赢小怪兽致多普勒效应

19世纪中叶奥地利科学家多普勒注意到火车汽笛的音调在驶近时变高,驶远时变低。波源向接收体趋近时波长会压缩,远离时会伸长,这是波传播的普遍规律,日后统称多普勒效应。光是电磁波,恒星远离的视向分速度将导致谱线红移(波长变长),恒星趋近的视向分速度将导致谱线蓝移(波长变短),进一步可由红移或蓝移的数值(可以精确测出)算出视向分量,这样可以合成速度笨人怎样学骑自行车矢量。红移或蓝移统称(星光谱线)频移

哈勃最先从宏观上整体关注天体谱线频移。河内较近处恒星频移随机分布,有三峡晚报电子版蓝移(趋近)、有红移(远离),露西皮德尔视向速度统计平均为零。银河系边缘处恒星红移占优,远离多过趋近。哈勃将研究转向河外星系,当时周光视差法尚处于初级阶段,河外星系距离多数尚无定论。哈勃取已发现的20几个河外星系为样本,它们都只有红移、而且红移值不小,同时发现视亮度越低红移有越大的趋势。星系毕竟块头大尚典集成墙饰,其绝对亮度之弥散不像恒星可以差出很多个数量级,它们多数差不出一个数量级。哈勃受街灯启发(视亮度反映距离),他大胆假定星系退行速度与距离成正比,这就是哈勃定律。河外星系当然不是瓦数相同灯泡,直接凭视亮度估计的距离当然出入不小,标注到距离黄可可-退行速度坐标图上的点明显偏离直线(见下图),哈勃定律并非一目了然。

哈勃最初调研的临近星系距离-退行速度分布 中年哈勃(1889-1953)

科学上重大突破几乎都来自直觉,提出时根据并不充分。比如元素周期表,门捷列夫提出时很多元素原子量测得不准,何况还有同位素的干扰,原子量顺序与元素序数会有错位,加上当时一些元素尚缺位(未知),并不像今天那花菜,跨行转账多久到账,城南旧事样支持周期律。爱因斯坦甚至指出过,如果能靠令人信服地演绎推出,新理论就已包含在前提之中,谈不上有多少创新!

今天对哈勃定律的认识是宇宙空间自身膨胀,就像发酵面团向四面八方膨胀。相距越远的天体他们所处空间两点的距离自身在增长,倘若相距越远其增长就越快。你应该理解为张兴发槟榔即便没有天体,这两点间距离也在增长。哈勃定律说的是空间点的退行速度与距离成正比。本来天体自身速度有接近、有远离,但150274要叠加上空间的退行。河内近处挤b裤空间退行小,故观察到恒星有红移、有蓝移。当距离大到空间退行速度远超恒星自身速度时,后者就可忽略,只剩下空间退行导致的红移。从地球上看周边星系都在逃离银河系,这并非银河系为宇宙中心,处在河外星系观测也会发现四周都在逃离它。

今天在太空轨道运行的哈勃望远镜已可以测出相当遥远天体的红移值(从而算出退行速度),只要知道哈勃定律中的距离与退行速度之比(哈勃常数),就可定出距离,这就是最后一把“量天尺”。因为最初较近星系距离估计有出入,标定的系数很不确定,要靠其它观测细节来校正。自20世纪30年代提出哈勃定律以来这项校订一直在进行,至今也未终结。

很有几位朋友问过艾忍“如何理解宇宙空间无限”,这里可以提供一种解读。太空越远退行就越快,即与pdp鉴定失败我们之间“豁口”增长越迅速。总会远到某特定处,到那里“豁口”自身每秒增长30万公里,因为光速有限,彼岸发醇酯十二成膜助剂出的光(包括其它所有物质、信息)永远也跨不过这道“豁口”。“该豁口之外有什么”就是一个“伪问题”。就像“阴间”,说有者无法“证明”,说无者无法“证伪”,不属于科学讨论范畴。这个特定距离可称为“宇宙半径”,其内是“可视宇宙”或称“我们的宇宙”,尽管受技术限制今天未必可以“看见”,理论上总归是有可能的。此外是否还有其它宇宙,已经非科学话题。宇宙半径应杰苗依赖哈勃常数,从艾忍读天体物理起宇宙半径从200多亿光年陆续减到今天137亿光年。在这么大数值面前,估计值数量级一致已经很不容易了!

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1、丈量宇宙1:插队知青发现新星爆发,命运顿改,事迹写入中学课本cz6782

2、「丈量宇宙2」恒星之间距离确认:人类的第一把量天尺三角视差法

3、丈量银河系:第二把量天尺及主序星、赫罗图、等星、光谱等秘密

4、第三把人类量天尺:造父变sis001星、周光曲线,如何丈量河外星系的距离

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