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【凌晨科普】第一帖:秒差距,星等,和测算其他星系的距离

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为什么是【凌晨】科普呢?
因为楼主人现在在美帝,时间是凌晨三点多,东西写完睡觉。
【第一帖】?
没错,为了普shui及shui知jing识yan,楼主打算每个周末发一个帖子,科普一个天文主题,这是第一次
楼主在美国读的大学,专业是物理,minor是天文,科普的这些都是大学里天文课学过的,所以应该不会有什么错的地方。
(PS:除了个别术语,因为我学的时候都是英文术语,翻译的时候可能不恰当,请多见谅)


IP属地:上海1楼2016-10-29 15:23回复
    自古二楼自己抢


    IP属地:上海2楼2016-10-29 15:24
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      秒差距,parsec,是比光年更大的距离单位,在专业物理领域也被更多使用。
      一般来说,便于业余爱好者理解,光年作为通俗易懂的单位大家耳熟能详。
      但是专业领域而言,秒差距更为方便使用。事实上,我除了头两节天文课,后面的运算啊题目啊大多是以秒差距为单位的。


      IP属地:上海3楼2016-10-29 15:29
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        居然有科普贴了


        IP属地:广东4楼2016-10-29 15:35
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          那秒差距是怎么定义的呢?这里的秒不是时间单位,而是角度单位:一圈为360度,一度为60分,一分为60秒。
          事实上,天空中的恒星不是位于固定位置不变的。如果我们把太阳和某恒星作为固定参照物,由于地球绕着太阳转,地球与该恒星的相对位置也以年为周期而改变,如图:

          E是地球处在轨道两段的两个位置,S是太阳,五角星是遥远的恒星。
          该恒星到俩地球的射线组成的角被等分成a和b,它们被称为视差角(parallax angle).
          当视差角等于一秒,也就是1/3600 度时,太阳到该恒星的距离为 1秒差距,大约是3.26光年。


          IP属地:上海5楼2016-10-29 15:40
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            赶紧留名


            IP属地:甘肃6楼2016-10-29 15:51
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              星等,是测量天体亮度(光度,luminosity)的量,就是星星有多亮。
              两千多年前就有科学家提出这一概念,将可见的星星分等级,一等星最亮,六等星最暗等等。
              现今,天文学沿用了这一体制,但是把星等量化了,而且由于观测技术的升级,把肉眼不可见星也一一纳入。而现今的星等这一概念,不再是分类,而更像是一个数值。星等相差1,亮度差10^0.4,也就是2.512倍。例如:A星星等是1等,B星是2等,C星是3等,那A星亮度是B星的2.512倍,是C星的6.3倍。


              IP属地:上海7楼2016-10-29 16:06
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                但这么比,是不公平的,
                因为同样的亮度,距离越远,亮度越小。
                就比如上面的例子,其实B星比A星更大更亮,但因为B星远的多,所以看起来暗。


                IP属地:上海8楼2016-10-29 16:09
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                  占座了


                  来自手机贴吧9楼2016-10-29 16:17
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                    好贴顶


                    应用达人
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                    IP属地:天津来自Android客户端10楼2016-10-29 16:25
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                      为什么总说我发表的内容不合法……我就截图发了


                      IP属地:上海11楼2016-10-29 16:26
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                        那星星越远越暗的原因是什么呢
                        是距离本身!(众吧友:你TM在逗我)诶诶别砸我,听我说!
                        一般的恒星发出光的功率是恒定的,比如太阳大概是3.9*10^26 W,四百亿亿亿瓦的大灯泡,换言之太阳每秒散发出来的光子数量是一定的(虽然很多)。这些光子在散发出的一秒后形成了一个半径三十万公里的空心球,散发出的两秒后是六十万公里的空心球,三秒九十万……随着时间,这些光子触及的面积变大,但是每单位面积的光子数量就减少了(因为光子数量是一定的)。因此距离越远,在某个点接受的光子就越少,也就越暗。


                        IP属地:上海12楼2016-10-29 16:43
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                          因为星星越远就越暗,因此科学家把星等分成视星等(apparent magnitude)和绝对星等(absolute magnitude)。视星等就是在地球上人们看到的星星亮度,绝对星等指的是人们在距离该恒星10秒差距时,看到的星星亮度,这样距离一样,比较亮度就公平了别忘了,星等越小,亮度越高
                          比如太阳由于离我们近,视星等高的一比(负26等),比一等星还要亮两百亿倍,但是实际上太阳不是一个很亮的恒星,它的绝对星等也就 正4.7等。而著名的恒星 参宿七, 视星等为0.18等,由于距离我们远不止10秒差距,其绝对星等其实高达 负6.9,比太阳亮五万多倍。


                          IP属地:上海13楼2016-10-29 16:52
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                            有了上述这些知识,我们可以来讨论测算星系距离了!
                            别忘了我画的关于视差角的图……

                            对于近的恒星很好测量,只要测它的视差角,或者它夏天/冬天出现在天空的角度差就可以了。
                            角约小,距离越远。∠a是一秒的时候,星星一秒差距远;∠a是半秒的时候,星星大概两秒差距远……(当然啦,没有星星1秒差距这么近的
                            但是这对于很远的恒星,甚至是星系是没有用的,因为它们的变化角度实在是太小了,人类难以测量,或者说误差太大了!那怎么办呢……


                            IP属地:上海14楼2016-10-29 16:59
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                              有一种恒星叫变星,是指亮度经常变化并且伴随着其他物理变化的恒星,忽亮忽暗的,其中最典型的叫做 造父变星(Cepheid variable stars),它由于(在氢聚变之后)氦聚变的不稳定性,内部偶然间失去了平衡,开始有规律的膨胀与收缩,导致亮度周期性的增加与减少。公式是v=-2.76(log(P)-1)-4.16, 其中v是绝对星等,P是亮度变化周期。科学家通过测量造父变星的亮度变化周期,算出这个星星的绝对星等,再由地球上看到的该变星的视星等,算出该星星的距离。v1-v2=5log(d/10pc), v1是视星等,v2是绝对星等,d是距离,10pc就是10秒差距。通过这个方法,科学家就能得到较为准确的恒星团或者星系的距离了!


                              IP属地:上海15楼2016-10-29 17:09
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