天体与天体、星系与星系间的距离测算,因尺度差异需采用不同方法,共同构成“距离阶梯”。
近距离天体(如太阳系内行星)常用雷达测距:向目标发射无线电波,接收回波后,根据光速和传播时间计算距离。太阳系外的近距恒星则用三角视差法:地球绕日公转形成基线,观测恒星半年内的位置偏移(视差角),通过三角公式算出距离,适用于数百光年范围。
中等距离(数百万光年)依赖造父变星:这类恒星的亮度周期性变化,光变周期与绝对亮度成固定关系(周光关系)。通过观测其视亮度和周期,可推算绝对亮度,再结合亮度衰减规律得出距离。
更远的星系距离(数十亿光年以上)需“标准烛光”如Ia型超新星:这类超新星爆发时亮度近乎一致,通过观测其视亮度可反推距离。此外,螺旋星系可用塔利-费希尔关系(旋转速度与绝对亮度关联),椭圆星系用福贝斯-杰克逊关系,而极遥远星系则依据哈勃定律:测量光谱红移得到退行速度,再通过速度-距离正比关系(哈勃常数)计算距离。
这些方法层层递进,从近及远搭建起宇宙距离的测量框架。
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