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晴朗的夜空繁星遍布 ， 而每一颗星星都是一颗遥远的恒星 ， 它们与地球的距离都要以“光年”来进行衡量 。
这些星星有的与地球相距几十、数百光年 ， 而有些与地球的距离则要以百万、千万光年来进行计算 。 那么问题来了 ， 这些看起来都差不多的小亮点 ， 我们是怎么知道它与我们的距离到底有多远的呢？其实并不难 ， 只需要两个简单的计算 。 首先我们知道宇宙空间是不断膨胀的 ， 这种空间的膨胀是均匀的且具有各项同性 ， 也就是说在各个方向上 ， 空间膨胀的性质都是相同的 。 因为宇宙空间的均匀膨胀 ， 所以与我们相距越远的恒星 ， 它远离我们的速度就越快 ， 天文学上将这称之为天体的“退行速度” 。
【那些与地球相距百万光年的恒星，我们怎么确定它有多远？这样算】
既然与我们的距离不同会导致天体的退行速度不同 ， 那么就可以利用这一点来计算一颗恒星与我们之间的距离 。
具体怎么计算呢？需要用到哈勃定律 ， 很简单 ， 就是V=H*D 。 在这个公式里 ， V代表天体的退行速度 ， H为哈勃常数 ， D为目标星体相对于地球的距离 。 现在我们要计算星体相对于地球的距离 ， 只需要将这个公式变形为D=V/H 。 H是哈勃常数 ， 科学家们经过十多年的努力已经将哈勃常数确定为67.8km/(s·Mpc)到82.48km/(s·Mpc)之间 ， 所以现在只需要知道V ， 也就是天体的退行速度 ， 就可以计算出一个天体相对于地球的距离了 。
怎么才能知道一个天体的退行速度呢？
这里我们先要解释一个现象 ， 也就是多普勒效应 。 奥地利物理学家多普勒在火车站等待火车的时候发现了一个有趣的现象 ， 火车在进站和出站的时候都会拉响汽笛 ， 而同样的一个汽笛 ， 在火车进站时和出站时的声音是截然不同的 ， 前者听起来高亢 ， 而后者听起来低沉 ， 这到底是为什么呢？多普勒经过研究后发现 ， 这种现象的出现是由于波长的变化所导致的 。 声音是以波的形式传播的 ， 而既然是波 ， 就有波长 。 从一个静止的声源处发出来的声波 ， 波长是固定的 。 但火车是运动的 ， 这就会导致波长发生变化 。
当火车进站时 ， 高速向前行驶的火车会压缩前方声波的波长 ， 波长变短后 ， 声音听起来自然就高亢 。
当火车出站时 ， 它与我们的距离越来越远 ， 这种运动会使声波的波长被拉长 ， 波长变长后 ， 声音听起来自然就低沉 。 如果你还是不太明白 ， 大可以把声波想象成一根弹簧 ， 进站时被压缩 ， 出站时被拉长 。 这种现象就被称之为“多普勒效应” 。 多普勒效应并不是声波所独有的 ， 对光也同样使用 。 光具有波粒二象性 ， 所以自然也可以视为一种波 ， 是波就存在多普勒效应 。 当一颗恒星因宇宙膨胀而远离地球时 ， 波长会因此变长 ， 而可见光是由七种不同颜色的光所组成的 ， 其中红光波长最长 ， 所以远离地球的恒星会显现出红光 ， 这种现象就被称之为“红移” 。
红移现象在宇宙中是比较常见的 ， 而在与地球相对较近的区域内 ， 由于宇宙膨胀效应不明显 ， 有些天体的运动呈现与地球靠近的趋势 ， 于是就会显现出蓝光 ， 这种现象被称为“蓝移” 。
两个正在远去的天体 ， 由于它们与地球之间的距离不同 ， 所以相对移动速度就不同 ， 而速度的不同就会导致波长不同 ， 于是我们将某颗恒星的光通过棱镜色散就可以得到这颗恒星独有的光谱 ， 再根据这颗恒星的光谱与实验室静止光源下所得到的光谱进行比较 ， 就可以得到这颗恒星的红移量了 。
知道了红移量 ， 就可以得到一颗恒星的退行速度了 ， 具体的公式为：V=ZC ， 其中Z就代表红移量 ， 而C则是光速 ， 光速是恒定不变的 ， 取值299792458m/s 。
得到了恒星的退行速度 ， 就可以运用哈勃定律来计算一颗恒星与地球之间的距离了 ， 也就是使用之前提到的公式D=V/H 。 值得一提的是 ， 通过这种方式计算出来的距离是一个大概的数据 ， 并不十分精确 ， 与实际距离相差几光年、乃至几十光年都是十分正常的 ， 不过对于相距几百、几千万光年的遥远恒星来说 ， 这样的误差是完全可以接受的 。 至于近距离的宇宙天体嘛 ， 有更加简单的计算方法 ， 比如我们知道地球与月球之间的距离为38万公里 ， 现在想知道火星的距离 ， 只需要以三颗星体为顶点画一个三角形 ， 在已知一条边长和角度的情况下很容易就能求得另外两条边的长度 ， 其中一条边就是我们与火星的距离 。
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