当恒星与地球的连线垂直地球轨道半径时,恒星对日地平均距离α所张的角(用π表示)叫恒星的周年视差。

中文名

周年视差

定义

地球绕太阳周年运动所产生的视差

改进时期

19世纪早 期

天文学家

布拉德雷

属于

天文学

计算方法

三角视差法

外文名

annual parallax

定义

周年视差

恒星与地球的连线垂直地球轨道半径时,恒星对日地平均距离a所张的角(用π表示)称为恒星的周年视差(如图1)。由于恒星的周年视差通常小于1°,所以(使用弧度制)sinθ≈θ。若用角秒表示恒星的周年视差的话,那么恒星的距离r=206265a/θ。周年视差不一定好测,受当时观测条件的限制,第谷一辈子也没有观测到恒星的周年视差。天文单位其实是很小的距离,于是天文学家又提出了秒差距(pc)的概念。也就是说,如果恒星的周年视差是1″,那么它就距离1秒差距,1秒差距大约就是206265天文单位。现代天文学使用三角视差法大约可以精确的测量几百秒差距内的天体,再远就无法测量了。

应用

人们常常用“天文数字”来形容数字的巨大,事实也确实如此:日-地距离是149597870千米,仙女座星系距离236万光年,整个宇宙的尺度大约是15000000000光年(大约合9460800000000000米)。这些硕大无朋的数字是什么得出的?天文学家用的是什么尺子?

从窗口望去可以判断大街上的行人距离多远,这依靠的是周围的参照物和生活常识,要测量旗杆的高度可以把它放倒然后用尺子量。然而对于天文学家来说,这些方法全都是遥不可及——的确是遥不可及,天文学家的工作就是研究那些遥不可及的天体。那么,天文学家是如何测量距离的呢?

从地球出发

首先来说说视差。什么是视差呢?视差就是观测者在两个不同位置看到同一天体的方向之差。来做个简单的实验:伸出你的右手拇指,交替闭合和睁开双眼,你会发现拇指向对于背景左右移动。这就是视差。在工程上人们常用三角视差法测量距离。如图(右上),如果测量出∠α、∠β和两角夹边a(称作基线),那么这个三角形就可以被完全确定。

天体的测量也可以用三角视差法。它的关键是找到合适的边长a——因为天体的距离通常是很大的——以及精确测量角度。

周年视差

知道,地球绕太阳作周年运动,这恰巧满足了三角视差法的条件:较长的基线和两个不同的观测位置。试想地球在轨道的这一侧和另一侧,观测者可以察觉到恒星方向的变化——也就是恒星对日-地距离的张角θ。图中所示的是周年视差的定义。通过简单的三角学关系可以得出: r=a/sinθ 由于恒星的周年视差通常小于1°,所以(使用弧度制)sinθ≈θ。如果用角秒表示恒星的周年视差的话,那么恒星的距离r=206 265a/θ。通常,天文学家把日-地距离a称作一个天文单位(A.U.)。只要测量出恒星的周年视差,那么它们的距离也就确定了。当然,周年视差不一定好测。第谷一辈子也没有观测的恒星的周年视差——那是受当时的观测条件的限制。

天文单位其实是很小的距离,于是天文学家又提出了秒差距(pc)的概念。也就是说,如果恒星的周年视差是1角秒(1/3600秒),那么它就距离1秒差距。很显然,1秒差距大约就是206265天文单位。

遗憾的是,不可能把周年视差观测的相当精确。现代天文学使用三角视差法大约可以精确的测量几百秒差距内的天体,再远,就只好望洋兴叹了。

历史发展

布拉德雷对恒星距离的估算表明测量恒星周年视差是对望远镜制作技术的极大挑战。一直要等到新一代仪器制造家出现、天文仪器的精度得到很大改进之后的19世纪早期。天文学家才成功地挑战了测量恒星周年视差这个难题。但对于18世纪晚期的天文学家来说,这个难题一样具有很大的诱惑力。

赫歇尔

跟布拉德雷一样,威廉·赫歇尔也试图寻找恒星的周年视差。虽然同样没有成功,但也同样取得了许多其他卓越的天文学成就。赫歇尔企图用他的望远镜测出恒星周年视差。他设想:如果在某一方向上存在着靠得很近而实际上离的距离相差很悬殊的两颗星(光学双星),那么由于地球的周年运动,近星相对于远星会有周期性的位移,由此可以定出近星的视差。这种较差测量法是伽利略在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中首先提出来的。

贝塞尔

在所有试图寻找恒星周年视差的天文学家中。德国人贝塞尔首拔头筹。贝塞尔用一架夫琅和费造的16厘米孔径“太阳仪”,对准了天鹅座61。天鹅座61很暗,星等只有5等,但它的自行却很大,每年达5.2”。1838年10月23日贝塞尔向时任英国皇家天文学会主席的约翰·赫歇尔报告了天鹅座61的周年视差为0.3136″±0.0202″。赫歇尔对此表示了祝贺,并感叹:“总算活着看到了探测恒星宇宙的测深索终于测到了它的底部。”