宇宙中的距離是怎麼算出來的？

01-13

天文上總是說什麼星球距離地球多少光年，請問這個距離是怎麼算出來的？？

貼一個我以前的回答：如果光可以因引力而彎曲路徑,那麼宇宙中的空間位置是如何確立的? - 白書旭的回答

這麼好的回答居然只有兩個贊！我找了好久才在我的回答里翻到它！

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作者：白書旭

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來源：知乎

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1、三角視差法

當被測物體距離太陽較近時（一般在100pc以內），可以採用幾何學方法對距離進行測量。當地球繞太陽公轉時，太陽附近的恆星（比如Toliman雙星系統，1.339pc）相對於特別遠的背景恆星（比如，唔，乾脆取LMC得了）會產生一種所謂的「視運動」，也就是說它們相對於背景恆星的視位置是會變的。如果我們時隔半年對一顆近距離恆星拍兩次皂片，然後加以比較，那麼就很容易得到半年間其位移的角度φ，而這個角度φ就是地球軌道（直徑約2AU）在那顆恆星看來的張角。剩下的就很簡單了，距離d=2a/sinφ≈2a/φ，其中a=1AU=149597870km，φ的單位是弧度。

2、分光視差法

當恆星距離大於100pc（比如HIP 52743，152.7pc）時，三角視差法就幾乎沒法用了。這可怎麼辦？物理學家們自然是有辦法的。他們發現，對於光譜類型相同的恆星，其光譜中總可以找到這樣幾條譜線，比如Sr II（407.8nm）與Fe II（407.2nm）等，其強度只隨絕對星等（光度）而變。這樣，如果較近恆星的絕對星等經過校準，就可以得到以上述典型譜線強度為橫坐標、絕對星等為縱坐標的一條」歸算曲線「。因此，光譜類型相似的較遠的恆星的絕對星等就可以通過這一曲線確認。而有了絕對星等和視星等，距離還遠嗎？用這種方法可以測定到30kpc遠處的恆星，目前這種方法已經告訴了我們上萬恆星與我們的距離。

3、Wilson-Bappu法

1957年O. Wilson和M. Bappu發現，G、K、M型恆星CaII發射線寬度的對數與絕對星等成比例，因此可以利用Ca II發射線寬度，由較近的恆星定標來確認較遠的恆星的絕對星等。剩下的同2。這一方法適用距離大體同2，即約30kpc。

4、主星序重疊法

星團自身大小一般是遠小於其到地球的距離的，因此可以近似的認為星團中恆星與地球距離相等。儘管這些恆星形成時間幾乎相同，但是質量有大有小，因此會有不同的光譜類型。如果以視星等（本質上是絕對星等）為縱坐標，光譜類型or色指數B-V為橫坐標，就可以得到星團的Hertzsprung-Russell圖（簡稱H-R圖）。把待測星團的H-R圖和太陽附近主序星（或已知距離的星團）的H-R圖重疊，那麼它們的區別就僅僅是縱坐標標度不同（一個是視星等一個是絕對星等），這樣由兩圖縱坐標之差就能得到待測星團距離（利用公式m-M=5lgr-5求出r，m為視星等，M為絕對星等，m-M稱距離模數）。這一方法依據的是，光譜類型相同的主序星絕對星等相近。這一方法可以測量遠至300kpc的星團。

在這插一句，銀河系直徑約30kpc。

5、變星測距

雖然這個是重頭戲，但太長不想寫了，關於造父變星測距詳情參見Cepheid variable 和造父變星_百度百科。關於天琴座RR變星詳情參見RR Lyrae variable 和天琴座RR型變星。除了脈動變星以外，新星和超新星也可以作為測距用的「標準燭光」。只要確定了爆發變星的類型就可以得知其最亮時絕對星等，再根據最亮時視星等即可求得距離。特別是Ia型超新星，其爆發時光度最大，在空間望遠鏡等巡天時較容易發現，且其光變曲線已有了很好的歸算曲線，因此只需獲得少數幾個觀測亮度數據點就可以利用歸算曲線推斷出最亮時視星等，進而求得距離。天琴座RR變星測距能力約300kpc，紅超巨星和新星約20Mpc。造父變星約30Mpc。 Ia型超新星能達到4Gpc。

6、行星狀星雲

行星狀星雲在星系中丰度較高，且其發光形式是尖銳的譜線，很容易被觀測到。如果把一個星系中所有的行星狀星雲（大概幾百個）的光度函數（即星雲個數和視星等的函數關係）畫出來，再與由已知距離的星系所給出的普適光度函數（即星雲個數和絕對星等的函數關係）相對照，就可以求得該星系的距離這一方法適用距離達到15Mpc。此外，如果利用星雲的HII區進行測距，甚至能達到100Mpc。

再插一句，本星系群尺度約1Mpc，本超星系團尺度約30~75Mpc。

7、球狀星團

類似6，利用星系中球狀星團的光度函數，與銀河系中的標準光度函數對比，得到星系的距離。

8、旋渦星系and橢圓星系的譜線寬度

1977年R. Tully和J. Fisher發現，旋渦星系中氫雲發射的21cm譜線，其寬度隨星系光度的增加而增加，可用於指示光度。剩下的就是利用視星等、絕對星等和距離的關係計算距離了。1976年，S. Faber和R. Jackson發現了橢圓星系的類似關係，也可用於測距。這一方法可測到100Mpc。此外，在富星系團中最亮的星系通常是巨大的橢圓星系（例如室女星系團、后髮星系團和半人馬星系團），這些星系的絕對星等約為-23，也可用來當做標準燭光。這樣可以測得1Gpc以上的距離。

9、Hubble關係

1929年，天文學家Hubble發現，河外星系等遙遠天體，其譜線紅移z與距離r成正比，關係為r=cz/H，其中c為光速，H=100h km/(s·Mpc)為Hubble常數。最新的Hubble常數值由歐洲的Planck衛星於2013年給出，其值為67.80±0.77km/(s·Mpc)。利用Hubble關係，目前已能測到z~7的距離，也就是大約3Gpc。

前幾天在微信上看到的，對不起我只是搬運工

原作是李然（對不起不認識聯繫不到qaq）

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原作@狐狸先生直接在評論區找到我了qaq受寵若驚謝謝李老師！！！

轉載不規範，，，不好意思啊，，，不懂規矩，現在補一下

另外說一句，，，賽先生真的是個好棒的公眾號！！