望远镜的发明,让我们在观测星空时方便了许多。工具固然重要,理论知识也至关重要,尤其是对于长度测量方面,究竟应该采取什么计量单位呢?下面,就来探讨一下。
我们通常采用的长度单位是千米或海里(1海里约为1852米),但这些单位在测量宇宙时并不适用。例如木星到太阳的距离,如果用千米作为计量单位,则是78000万,这和用毫米来表示一条铁路的长度一样麻烦。
为了描述时更简单,天文学家们采用的是更大的长度单位,以地球到太阳的平均距离(149500000千米)为长度单位,即我们所说的“天文单位”。这样一来,计算时可以省略很多0,方便极了。根据这一计量单位,木星到太阳的距离为5.2,土星为9.54,水星则为0.387。
然而,该单位只在太阳系中才适用,假如用它来表示太阳到其他恒星的距离,还是不够大。比方说,半人马座的比邻星[3]是离我们最近的一颗恒星,假如用上述单位来表示它与地球之间的距离,就是260000,该数字仍然很大,非常不方便,而且,很多恒星和我们的距离远远超过了这个数值。于是,天文学家们又提出了新的单位,即“光年”和“秒差距”。
所谓“光年”,就是光一年所走过的距离,1光年与地球轨道半径长度的比值,和1年与8分钟的比值相等。试想一下,光从太阳到地球所需的时间为8分钟,由此可以想象到这个单位有多大。如果用千米来表示1光年,就相当于9460000000000千米,大概是95000亿千米。
而“秒差距”比光年更大,它通常用来计算星际间距,是天文学中的“常客”,其来源却比光年复杂得多。现在,我们就来见识一下它的大小。
先来了解一个新概念——“周年视差”,它表示在天体上看地球轨道半径时的视角,所以周年视差其实就是视角。假如在某个点上看地球轨道半径时,视角恰好为1秒,那么,该点与地球轨道之间的距离就是1秒差距。
从这个单位可以看出,天文学家将“秒”和“视差”这两个词糅合起来,构建出了“秒差距”。
此外,通过计算,天文学家得出:1秒差距相当于206265个天文单位,等于3.26光年,即30800000000000千米。我们还是以之前提到的半人马座中的比邻星为例,它的视角为0.76秒,而距离和视角成反比,因此这颗星与我们相距或1.31秒差距。(www.xing528.com)
现在,我们再来看看分别用秒差距和光年表示的几颗恒星的距离。
表中的这些恒星和我们离得并不远,如果要将上面的单位换成千米,计算方法如下:先将第一列中各数乘30,并在结果后面加上12个“0”。“千秒差距”比光年、秒差距还要大,它是“秒差距”的1000倍,就像千米和米一样。之所以采用该单位,自然是因为光年和秒差距仍然不够大。只需要简单计算一下,我们就可以得知,千秒差距约等于30800万万万千米。假如用千秒差距表示银河系的直径,约为30,而我们和仙女座星云的距离约为205千秒差距。可见,这样表示的确非常简单。
随着天文学家对空间的研究日益深入,上面提到的这些单位还是太小了,于是更大的单位诞生了,例如“百万秒差距”。各个天文单位之间的关系列举如下:
1百万秒差距=1000000秒差距
1千秒差距=1000秒差距
1秒差距=206265天文单位
1天文单位=149500000千米
你知道百万秒差距到底有多长吗?假如将1000米缩小到头发粗细,则百万秒差距就是15000万万千米,约为地球到太阳距离的1万倍。为了让你们更好地理解这一单位,我们来看一个形象的例子。大家都知道,蛛丝的质量随着长度的增加而增加。举例来说,假如有一条蛛丝连接莫斯科和圣彼得堡,它的重量约为10克。如果是连接地球和月球,那么,这条蛛丝的重量为8千克,而连接地球和太阳的蛛丝可达3吨。但是,如果这条蛛丝的长度为一百万秒差距,它的重量就是600000000000吨。
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