酷知识・星球漫步
如何测量两个天体之间的实际距离？
程嵩
真是伤脑筋的问题（揉脑袋）
分情况的
比如月亮，好的我们一个电磁波打过去反射回来测到时间差就 OK 了。但是再远的天体就不行了啊，反射回来的电磁波已经太微小，几乎不可能测到了。
嗯我从近到远说吧。
靠近地球的太阳系行星
现在我想测火星的距离了。怎么办呢？
好在火星也不是很困难，我们只要足够耐心就可以观测得到火星的公转周期，把它跟地球的公转周期比较。天文学上有个开普勒定律，我们知道了公转周期之比就可以知道半径之比了。这样地球到火星的距离就算出来了。
希望你已经注意到了，我们要算出地球火星的距离，似乎要先知道地球到太阳的距离才行。
那么我现在说太阳的方法。
地球到太阳
如果用电磁波反射来测太阳距离的话，除了被太阳亮瞎以外你什么都得不到。我尽量说清楚，所以耐心一些，这个距离是特别重要的！
现在的方法叫做视差法或者说三角法。
为了说明这个方向，现在你把自己的胳膊平举到自己胸前，伸出大拇指，做个赞！现在闭上左眼，用你的大拇指瞄准远处的一个景物，比如一个房子 A。然后手臂不动，闭上右眼，睁开左眼。你会观察到的大拇指瞄准到了另一个景物比如 B。你的大拇指相对远处在你的眼中划过了一个角度。我们把这叫做视差。发现没有？我们就可以简单的通过测量这个角度和两眼距离来得到大拇指到两眼的距离了。
呼……累死了喝口水。
好了，地球到太阳距离距离的测量虽然复杂些。但大概也是这样了。只是这时候的「大拇指」我们用的是金星，「左右眼」我们用的是地球上不同的城市。我们通过在地球上不同的城市记录金星恰好运动到太阳边缘的确切时间，换算成视差，带入城市的距离，带入金星的公转周期和地球的公转周期等等等等，把各种东西带来带去。最后我们就得到了地球到太阳距离了。
太阳系附近恒星
比如牛郎星，他距离我们 16.8 光年，先不说测不测得到反射回来的信号。就算测得到，你等 33.6 年孤独一生去吧。
说穿了这时候还是三角法和视差法，不过这时候的左右眼距离我们用的是地球到太阳距离。我们冬天在地球上测一下，然后地球绕太阳转半圈到了夏天我们再测一下。得到牛郎星关于距离非常远的「背景星星」的视差。（背景星星是那些距离大到可以即使站在地日轨道两边看也没有任何差别的星星，类似景物 AB）再带入地球太阳距离，我们就算出牛郎星到地球距离了。
所以为什么说地球太阳距离特别重要呢。
更远的恒星
我们假设你现在完全理解了我上面的答案，这时候你觉得测这些个恒星距离真是一点挑战都没有人生真是孤独啊╮(╯▽╰)╭
于是你现在想测比如仙女座大星云的距离，怎么办呢。
仙女座大星云 290 万光年，这时候地日距离这个左右眼太小了，以至于根本就不可能看到任何差别。三角法在这个尺度也失效了。
当然，聪明伶俐的你可能受到启发说我们可以现在测一下，等太阳系运动到银河系另一边的时候我们再测一下？
嗯，这个方法是可行的而且很不错，如果到时候人类文明还在。
咳咳，我们现在介绍造父变星测距法。这个方法特别简单但是特别强大！令人赞叹。
所谓变星，就是亮度不是恒定而是一闪一闪的恒星。造父变星是变星当中的一种。
造父变星的牛逼之处就在于，他发光的总量和它一闪一闪的周期是严格的线性关系。
什么意思呢？
也就是说我们呆在地球的办公室，测出造父变星一闪一闪的周期，我们就知道了它发光的总量，发光的总量以一个球壳的形式向宇宙空间发散出去，越远越暗。于是我们抬头再看一眼那颗星星实际上有多亮。然后我们就知道距离了！
什么什么，我们在测仙女座大星云不是测神马变星？找一颗仙女座大星云的造父变星就好啦～\(≧▽≦)/～！
正是因此造父变星也叫做宇宙的灯塔～
更远更远更远的……
我们现在来一个一百亿光年外的类星体。在这个尺度下，我们已经不可能看到单独的恒星了，于是造父变星法扑街。
那么我们还有办法么？
有的！这个方法叫做哈勃效应和宇宙学红移。
哈勃效应说的是：我们的宇宙在膨胀，离我们越远的天体远离我们的速度越快。
宇宙学红移的意思是：因为哈勃效应越远处的天体在越快的离开我们，这样子他们发射的光的频率就会越来越往低频端移动。简单理解就是越远的东西变得越红了。
由于原子结构，天体的光谱是有自己的「指纹」的。
就是说我们大概知道哪个频率应该有光哪个频率应该没有。这样的话，我们就可以知道类星体的光到底红了多少，于是我们带入哈勃常数，就知道大致距离了～
总而言之，我们的测量技巧还在不断发展着，回头一路看过来，每一步都是人类智慧雕刻的艺术品，赏心悦目～
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update 1/13/2014
Ia 型超新星
经 @魏冠东 同学最早提醒，现补上。
就是说所有的 Ia 型超新星发光总量最大的时候都差不多大，然后我们抬头看它到底有多亮，就知道距离了。思路和造父变星一样。不过 Ia 型超新星远比造父变星亮，所以可以标定更远的天体。
具体有多亮呢？这么说吧，如果我们的老熟人牛郎星（16.8 光年）有那么亮，那在我们看来它就会比太阳还要亮。就是说白天我们在阳光下愉快的玩耍，晚上我们被牛郎星晒死了。
2014-03-22
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