2015年10月2日

宇宙論距離的測量

作者/陳正源(北一女中物理科教師)

科學的基礎在實驗,實驗的基礎在測量。要測量一個手掌的大小,我們會拿尺量,但遙遠的星體及宇宙中距離的測量,科學家是怎麼辦到的呢?

宇宙論在二十世紀蓬勃發展,科技日新月異,測量宇宙尺度的方法,主要有下列幾類:

離地球較近的星體,如月球、火星等,科學家多使用「雷達遙測」的方式測量距離,利用從地球發射電波或雷射波,記錄天體反射的時間,經計算求出距離。不過這種方法只能用在太陽系內的星體,因為距離太遠,就容易受到星體運行的影響。太陽系外、較近的恆星則可使用「視差法」或是「光度法」測距離。其中,視差法是利用不同的兩點查看一個星體,再利用三角函數計算出兩者間的距離;光度法則是用以測量有固定光度的星體,利用亮度與距離的平方成反比,推測出兩者間的距離。

另外,還有一種用以測量更遠星系及星體距離的方式,即觀測「造父變星(Cepheid)」。這種星體因恆星本身內部狀態或大氣不穩定,其亮度會隨著時間而改變,具有特定光週期,可做為宇宙中的標準。科學家在確認天體為造父變星後,觀察出其週期,利用光度和週期變化公式,可確定造父變星的光度,進而推出距離。還有很多很多種其他不同的觀測方式,如哈柏定律等。探索這個神祕的宇宙,科學家可是費盡了心力。

接下來就來看看,「視差法」與「光度法」到底是怎麼做的?我們也可以嘗試自己動手做做看!......【更多內容請閱讀科學月刊第550期】

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