科学家是怎么计算星体与地球距离的？动不动几十亿光年，靠谱吗？

作者：石兰（抄袭必究）

随着天文爱好者的群体越来越大，天文地理不再是极少数人的话题。如果你足够细心，你一定会发现，当所描述的恒星不是地球时，通常会有一个统一的参数，那就是恒星与地球的距离。而这个距离单位也不会是大家常说的千米，而是一束光在一个地球年内所走的距离，也就是光年。

旋涡星系NGC3972，距地球6500万光年，位于大熊座。

相信没有人会认为“光年”是一个时间单位，毕竟已经2019年了！那么，大家有没有疑惑，科学家们是如何计算出那些恒星与地球的距离的呢？动辄数十亿光年，感觉距离很远。这些计算靠谱吗？

一光年有多远？

这个问题的答案可以通过光年和公里的换算方式具体感知。一光年的距离实际上约为9.7万亿公里（约合6万亿英里）。不像我们，我们很难以同样的速度在路上行驶，因为光年的精度非常高，在宇宙的任何空间都可以保持恒定的速度。

在真空环境中，光的传播速度可达每小时1079252849公里。一光年的距离其实就是这个速度乘以地球上一年的小时数。即：1079252849*8766=9.5万亿公里（5878625370000英里）。或许，一些不太了解的人看到这个数值的时候，会认为这是一个特别极端的距离。但与宇宙的巨大规模相比，它就显得苍白无力了。

为什么要用光年为单位来测量

相信大家只要了解了光年、千米、英里之间的换算方法，就可以明白：当我们在天文尺度上用它们作为单位进行测量时，是一件特别麻烦和不切实际的事情。例如，我们可以以离地球最近的猎户星云为例。它和我们之间的距离大约是1300光年。如果换算成英里的单位，那么需要用7861000000000000英里来表示。

再比如，仙女座星系是距离我们最近的旋涡星系，距离我们的地球大约有250万光年。而我们的银河系与地球之间的距离已经达到了大约27000光年。当我们进一步扩大探测目标的范围时，我们会发现距离我们数十亿光年的遥远星系还有很多。这么长的距离换算成公里或者英里，无疑会特别麻烦。

从近775,000光年外的ULASJ0744+25看，银河会显得特别小。

同时，当我们使用光年作为计量单位时，更有利于科学家确定他们目前看到的现象发生的时间。事实上，光到达我们的眼睛需要一定的时间。所以，我们现在在夜空中看到的一切都发生在以前。简单地说，当我们看到离我们一光年远的事物时，它们实际上还是一年前的样子。

迄今为止，人类观测到的距离最远的天体是宇宙微波背景辐射，因为它早在大约138亿年前就已经发生了。通常，只有当科学家使用三角测量来确定到恒星的距离时，才会使用视差而不是光年。视差是指地球在绕太阳转半圈后在天空中的视位置与恒星之间的1角秒（1/3600度）的距离。所谓一弧秒约等于3.26光年。

如何计算恒星与地球的距离

关于如何测量恒星与地球的距离，我们首先要判断被测恒星是否是太阳系内的恒星，距离较近的恒星太阳系外，或太阳系外更远的恒星。因为科学家对不同位置区间的恒星采用不同的测量方法。例如，对于太阳系中其他恒星与地球的距离，科学家们通常使用三角测量法来求出两者之间的距离。

目标星位于太阳系外不远时，可用三角视差法（距离太阳100秒差距以内的近距离恒星）、光谱视差法（5lgr=m-M+5）、Wilson-Bapp法（线性关系）、星际视差法（星际吸收线的强度）、机械视差法（年视差的倒数）、星座视差法（仅适用于毕星团）、雷达测距法、激光测距法（仅适用于毕星团）非常近的天体）、统计视差法（自行越大，视差越大）、旋转视差法（星座平均距离）。

当我们需要测量的天体距离太阳系较远时，我们需要使用RR天琴座变星（比较视星等和绝对星等值），造父变星（光度越大，发光时间越长）变化周期）、角直径（约等于线径D）、主序重叠法（纵坐标读数的差异）、新星和超新星（最大绝对星等变化不大）、亮星（河外星系）、累积星等（球状clusters)，或者用谱线红移（redshiftphenomenon）的方法来测量距离值。

客观的说，真正的天文距离是很难测量的，但是我们可以通过其他的测距方法来达到更远的距离。简而言之，没有一种方法可以从最近的恒星到最远的星系与地球之间的距离，但我们可以用不同的技术引导另一种重叠技术。虽然科学家测得的距离值并不是一个完全准确的值，但可以肯定的是，这些近似值是非常可靠的答案。