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天文地理|伸个拇指、眯个眼睛就能测出距离？战争片的场景是神话还是科学？( 二 )


这就是要你拥有丰富的实战经验 ， 但是对于一个老手来说 ， 就是瞬间完成的事 。 非常简单 。
那么天文学上的视差法怎样测量星星的距离呢？
和迫击炮手的原理相同 ， 但方法不同 。
视差法有个特点 ， 就是拇指距离你双眼越近 ， 那么你交替双眼观察拇指的时候 ， 拇指相对于远处固定的背景偏移的量就越大 。
现在你伸出手臂 ， 这回伸出一半 ， 试着看下拇指 ， 然后再把手臂伸直再看 ， 你就会发现区别 。
那么要是我们看非常遥远的一个树木、山头呢？你就会发现 ， 就算你交替双眼 ， 已经很难分辨出两者之间位置的偏差了 。
这是因为这些物体离你太远 ， 也是因为你的两个瞳孔之间的距离太近了 。 所以你想要在原地站着测量天体的距离是不可能的了 。
例如利用视差法测量月球的距离 ， 就要在两个相隔数千公里的地方 ， 分别观察月球 ， 然后测量出月球相对于恒星背景在天空中偏移的距离 。 根据这个距离在天空中所占的角度大小 ， 就能知道这次测量的 视差角 。
我们知道了等腰三角形的顶角 ， 知道了它的底边长度 ， 很容易就能算出月球距我们的距离 。
月球还相对较近一些 ， 但是想要测量遥远的恒星 ， 就算是把地球的直径当作基线 ， 也很难看出某一刻横向相对于整个恒星背景的偏移 ， 那怎么办？
天文地理|伸个拇指、眯个眼睛就能测出距离？战争片的场景是神话还是科学？
本文插图

我们把地球绕太阳的轨道直径当作了基线 ， 首先在1月份的时候某一个特定的时间观察目标恒星的位置 ， 然后再六月份地球转到绕太阳轨道另一边的时候 ， 再在同一时间测量这颗恒星再天空中的位置 。
根据这个位置的偏差我们就能知道以地球轨道直径为底边的等腰三角形的顶角是多少 ， 然后简单的三角函数算出这颗恒星距我们的距离 。
非常简单 ， 这种方法的局限性非常大 ， 因为地球的轨道直径是我们能够用到最长的基线了 。 所以这种方法测量恒星距离的范围非常有限 ， 一般就能测个银河系内的恒星和天体 。
现在我们已经很少用视差法测量天体的距离了 ， 而且在更加遥远的地方我们可以通过变星的周光关系、超新星等一系列方法可以测算出数百亿光年的距离 。
但是简单的几何关系 ， 在人类历史上的测距问题上发挥了重大的贡献 ， 在历史上人类首次的天体、天文测距任务都是通过几何方法算出来的 。
例如公元前3世纪的埃拉托色尼就利用几何通过定量的方法知道了地球是个球 ， 并且算出了地球的周长；
也在同一时期 ， 古希腊学者阿里斯塔克斯通过简单的几何首次为人类算出了月球以及太阳的距离 ， 虽然不准确 ， 但也算得上是一次科学史上的壮举 。
天文地理|伸个拇指、眯个眼睛就能测出距离？战争片的场景是神话还是科学？
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小小的拇指测距 ， 小小的迫击炮发射前的动作 ， 其实也包含着深刻的科学 。 它也是天文学发展的基础 。


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