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匿名使用者 發問時間: 科學其他:科學 · 1 0 年前

如何用物理方法測出星球間距離?

請問如何使用物理的方法來測出星球的距離呢?

物理老師出的此項暑假作業,

我想了很久也想不出來,

他還說用尺量?

倒不如還對星球吼叫等回音勒!

希望大大能提供實際一點的方法,

感激!!

10點

3 個解答

評分
  • 1 0 年前
    最佳解答

    目前有幾種方法...

    第一...利用三角函數的關係...地球繞著太陽公轉...所以我們可以在1月1號的時候觀察某個星球相對於我們的角度...然後6月30號再觀察同一個星球相對我門的角度...然後因為地球公轉的軌道半徑是已知的...利用簡單的三角函數關係就能知道那個星球和我門的距離了...當然,這方法只能適用在距離不算太遠的星球上...

    如果距離很遠的...就要用另一個方法,就是量測那個星球發出的光的波長分布,因為絕大多數的星球是由氫原子組成,而氫原子的發射光譜有特定的波長,經果比對我們可以知道觀察到的波長偏移了多少,再利用督普勒效應可以知道星球相對於我們的速度,最後再配合哈伯常數(星球和我們的相對速度正比於距離)就可以大略算出星球和我們之間的距離了。

    參考資料: 自己
  • 1 0 年前

    我覺得資料寫得很詳細,於是整個貼上來了。

    出處:國立交通大學學生專題

    組長:陳志豪  組員:羅健良 黃志鴻

    《宇宙簡史報告》

    ───────宇宙距離之測量───────

      探討宇宙距離測量這個題目,剛開始時我們沒有什麼概念,只是大概知道老師上課所講過的造父變星和視差法來量宇宙之間的距離,但一切都很模糊,經查書和上網找資料後,才知道有那麼多的方法來測量宇宙的距離,以下就我們所找到資料來一一探討到底要如何來測量宇宙的距離:

    一、恆星視差法~

    覺得這方法可能是最容易懂的方法了,來利用數學式子來運算半徑和圓心角的關係,選擇六個月為一周期來作為視差,因為剛好是繞行半周,方便觀察及計算數學式子,最後就是考慮其視差角的換算,其可測的距離會因視寧度而有所限制所以會有其測量範圍。

    主要方法是:以地球和太陽間的平均距離為底線,觀測恆星在六個月間隔,相對於遙遠背景恆星的視差。恆星的距離d。

    我們利用網路上抓下來的圖來做說明:

    地球到太陽的距離為1AU,因為恆星的距離很遙遠,所以可以把它看成一個圓弧,因為對應圓心角p,所以利用公式可得1AU= p * d ,p的量度單位為徑度,而1π徑度=180*60*60角秒,所以1徑度=206,264.806角秒。如以角秒來量度視差角p,則恆星與地球的距離,d = 206,265.806/p (AU)。天文學中把206,265.806 AU定為1秒差距,而稱能造成視差角為1角秒的距離為1秒差距。

    所以【1秒差距= 3.26 光年】

    但地面觀測受大氣*視寧度的限制,有效的觀測距離約為100 pc (~300光年)。在地球大氣層外的Hipparcos衛星與哈伯望遠鏡,能用視差法量測更遠的恆星,範圍可推廣到1000 pc。

    *〈視寧度為大氣擾動造成星光閃爍的程度〉

    2007-08-24 09:36:59 補充:

    二、光譜視差法~

    主要方法是:如果星體的視星等為mV,絕對星等MV,而以秒差距為單位的星體距離是d。它們間的關係稱為距離模數

    公式【mV - MV = -5 + log10d】

    如果知道恆星的光譜分類與光度分類,由赫羅圖可以找出恆星的光度。更進一步,可以算出或由赫羅圖讀出恆星的絕對星等,代入距離模數公式,即可以找出恆星的距離。

    例子:

    若某恆星的視星等為+15,其光譜判定為G2V的恆星,從赫羅圖讀出該星的絕對星等為+5,代入距離模數公式15 - 5 =5 log d - 5,可得到log d = 3,最後即可求出該星的距離d=1000pc=3260光年。

    2007-08-24 09:37:40 補充:

    三、利用造父變星來測量~

    其主要方法是:因為變星是位在不穩定帶的後主序帶恆星,其亮度有週期性的變化(週光曲線),而綜合許多變星的週光關係,可以發現變星亮度變化週期與恆星的光度成正比。用來做距離指標的變星種類主要有造父變星(I型與II型)與天琴座變星。

    測定變星的光譜類別後,由週光圖可以直接讀出它的光度(絕對星等)。由變星的視星等和絕對星,利用距離模數公式,

    公式【mV - MV = -5 + log10d】

    即可定出變星的距離。

    2007-08-24 09:38:01 補充:

    四、利用超新星來測量~

    其主要方法是:因為平均每年可以觀測到數十顆外星系的超新星。大部份的超新星(I 型與II 型)的最大亮度大多數都很相近,天文學家常假設它們一樣,並以它們做為大距離的指標。以造父變星校準超新星的距離,以找出I型與II型星分別的平均最大亮度。由超新星的光度曲線,可以決定它的歸類。對新發現的超新星,把最大視亮度(mV) 與理論最大絕對亮度(MV) 帶入距離模數公式,

    公式【mV - MV = -5 + log10d】

    即可找出超新星的距離。

    〈因為II型超新星受外層物質的干擾,平均亮度的不確定性較高,I型超新星較適合做為距離指標。〉

    2007-08-24 09:38:40 補充:

    五、利用雷達遙測~

    電達遙測只能用來測量小於1AU的目標,否則則會產生極大的誤差。

    其主要的方法是:精確決定地球與太陽平均距離(一天文單位,1AU),是量測宇宙距離的基礎。由克卜勒定律,可以推算出金星與地球的最近距離約是0.28 A.U.。在金星最近地球時,用金星表面的雷達回波時間,可找出(誤差小於1公里)

    【1 AU = 149,597,870 公里≒1.5* 108 公里】

    測距適用範圍:~1AU

    2007-08-24 09:41:04 補充:

    六、利用哈柏定律來測量~

    其主要的方法:因為幾乎所有星系相對於本銀河系都是遠離的,其遠離的徑向速度可用都卜勒效應來測量星系的紅位移,進而找出星系遠離的速度。

    1929年Edwin Hubble得到遠離徑向速度與星系距離的關係

    哈柏定律【Vr = H*d】

     Vr=星系的徑向遠離速度

       H=哈柏常數=87 km/(sec*Mpc)

          d=星系與地球的距離以Mpc為單位

    哈柏定律是一個很重要的距離指標,量得星系的遠離速度,透過哈柏定律可以知道星系的距離。

    哈柏定律

    測距適用範圍:宇宙邊緣。

    2007-08-24 09:41:51 補充:

    七、其他測量距離的方法~

    下面列舉一些其它的方法來測量宇宙距離,和其適用範圍

    紅超巨星

    假設各星系最亮的紅超巨星絕對亮度都是MV = -8 ,受解析極限的限制,適用範圍與光譜視差法相同。

    測距適用範圍:~7Mpc。

    新星

    假設各星系最亮的新星,絕對亮度都是MV = -8 。

    測距適用範圍:~20 Mpc。

    HII區

    假設其他星系最亮的HII區之大小,和本銀河系相當。(定HII區的邊界困難,不準度很高)

    行星狀星雲

    假設星系行星狀星雲,光度分佈的峰值在MV = - 4.48。

    測距適用範圍:~30 Mpc。

    2007-08-24 09:45:33 補充:

    <<貼文自述>>

    其他還有很多遙測方式,像是:行星狀星雲、球狀星團...等

    內容太多無法詳盡,請直接參閱

    http://www.cc.nctu.edu.tw/~tseng327/nctu-cosmos/mi...

  • 1 0 年前

    這個事實際在用的辦法:雷射

    雷射的能量強且集中,不易耗損及發散,而且雷射的速度一定是光速。

    只要對著該星球發射雷射光,再測量回到地球的時間長短,接著把這個數值乘上光的秒速即可知道兩星球距離。

    不過這個方法只能測量地球到其他星球,且相距不遠的天體進行測量,所以如果要測量"任兩天體"間距離,便要先測量地球到兩天體之間的距離,再用三角函數算出第三邊長度。

    還有就是用該天體所發射的光束各項數值進行推算,這方面就要請教專家,非我們所能理解的了。

    不過我想老師應該也不預期你們能想到那麼多XD

    加油吧!開學讓老師嚇一跳!

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