第 16 課 : 星球距離
教授者:陳輝樺
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課程主題

一、認識恆星的距離單位。

二、瞭解恆星間近距離的量測辦法。

三、認識恆星光度和距離的關係。


恆星距離

我們該如何地量測「恆星與我們的距離」? 

  • 遠古時代,人們無法觀察到恆星間的運動和彼此間的距離,而有著各種的想像與傳說。
  • 近代,天文觀測學家,將這些 看似不動且自己會發光 「恆星」假想是鑲勘在一個不必論述半徑大小、 且將我們所居的大地包含於核心的假想超大球面上 , 這個大球天文學家稱它為「天球 (Celestial Sphere)」。
  • 較新近的量測,天文物理學者為了研究的方便,利用地形的「三點觀測」方法可叫精確地量測到離我們較近恆星間的距離。

三角測量較近星體距離的「視差法」
       視差法 (三角測量) :
  • 適用距離,在 300 光年內的恆星。
  • 如下圖示:


基線 可以是地球上遠距離的兩個觀測點,也可以是地球再繞行太陽公轉時所在的兩個遠距離位置。


以地球公轉直徑為基線的「視差法」
 

相對於更遠方的恆星位置,明顯地可看出如下圖的變化。

      


秒差距 (pc)
         上圖利用α(角秒) / 3600 x 600 x 600 = 1 AU / 2 π d 式子所求出當 1角秒時的距離 d 稱為 1秒差距。 1秒差距約為 3.26 光年

         d = 206265 / α    AU   

或    d = 1 / α   秒差  (parsecs ; pc)

例如: α = 0.2"    則  距離 = 5 秒差。


光度 (L) 和距離的關係
天體所發出電磁波總量稱為光度 (L),有關天體表面每單位面積在每單位時間內發出熱輻射的總量 ( I ) 與絕對溫度 (T),可由史蒂芬˙波茲曼定律 I = σ T 4 導出。 以半徑為 r 的星球為例,其表面積為 4 π r2 ,而光度為 L, 所以每單位時間內表面每單位面積發出的能量為 I = L /4 π r2 = σ T 4
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