恒星的距离--牛郎、织女永无相会

　　仰望星空，那些天幕上闪烁的星星距离我们都非常遥远，其遥远的程度远不能用地球上、甚至太阳系上的尺度来度量。实际上，人类所要探索、研究的对象是一个无穷无尽的宇宙。所谓无穷，用科学的语言来说，就是我们可以任意假定一个我们认为最大的数，而无穷却比它还大；在时间的长河里，既没有起点，也没有终点。所以，即使我们只对宇宙的某个局部的有限范围进行测量，也需要采用特殊的长度来作测量单位。光的速度，是我们目前知道世界上最快的速度，它在1 秒钟内的行程可达30 万公里。这个速度可以绕地球赤道走七周半，够快的了，可是用这个速度去量度恒星间的距离，却仍然像我们以毫米作单位去测量某段路程一样，在计算上使人感到极不方便，近乎幼儿园的小孩玩“搬家家”的游戏。因此测量恒星间距离我们采用“光年”作单位。所谓光年就是光在一年内所走路程的长度。1 光年的距离约等于9 万亿公里。离我们太阳最近的恒星半人马座α星，距离太阳4.2 光年，这大约是日地距离的30 万倍。

　　早在四百多年前，现代天文学家的鼻祖哥白尼就认为，恒星离我们比太阳离我们要远得多，他试图在相隔6 个月的两段时间内测定出同一颗恒星的方位，以便计算出这颗恒星的距离。他所用的方法，即是我们通常所用的测量远方距离的三角测量方法。

　　要想知道你家离学校有多远，这好办，你可以用尺子或脚步实际地测量一下。可是当你面对一个远距离的目标，你不想走过去，或者是有东西挡住，你过不去时，要想测量它离你有多远，你就可以运用三角测量方法了。这个方法很简单，首先在你身旁选择一段基线AB，作为测量目标选择一点C。AB的长度可以量出，再分别用角尺测量出A 到C 点和B 到C 点79 的角度。利用三角公式就可以算出你到C 点（目标）的距离了。这个方法广泛地运用于测量工作。尤其是在战争中，炮击敌方阵地前，经常使用。科学家们把“尺子”量到了月亮，这已是40 万公里的距离了；17 世纪又量到了火星，进而推算出太阳到地球的距离。于是这把尺子伸到了1 亿多公里的地方。如果现在运用行星运动定律，我们还能测量到远在几十亿公里外的行星距离，人类的认识范围一下子扩大了，扩大了好几十倍。

　　用这个方法能不能测量其它恒星间的距离呢？应当说是行得通的。测量月亮的距离，我们是用地球的半径作为测量的基线（AB），但是对遥远的恒星来说，这条基线是不够的。地球绕日公转的轨道直径为3 亿公里，以它来作基线，真是太合适不过了。人们只要在相隔半年的两个日子里，分别观测同一颗星，如果这颗星很近的话，它的位置必定在更远的恒星背景上有所移动。这个移动的角度，便是恒星的视差位移。象测量月球的距离一样，只要测出A 点和B 点分别到C 点的角度，已知AB 的长度，利用三角公式即可算出恒星的距离。因此可以说，测出恒星的视差，就能算出恒星的距离。

　　在哥白尼时代，人们就深知这个原理，由于仪器过于落后，连哥白尼本人也没有很好的测量出恒星的视差。你不要小瞧这个问题，对它的探索，花费了科学家近乎3 个世纪的时光。由于恒星离我们太遥远，视差是很难测量出来的。它的难度相当于测量20 公里之外的一枚5 分硬币所张的角度。直到1837 年，新的望远镜送到人们手中，人们才第一次成功地用三角视差测量法定出恒星的距离。这个经历了3 个世纪未能攻克的难关，是在三个地方由三位天文学家攻克的。他们是德国的贝塞尔、英国的亨德逊和俄国的斯特鲁维。贝塞尔选取了自行最大的恒星——天鹅座61 星作为观测对象；亨德逊选取了比较亮的半人马座α星（中国名叫南门二）；斯特鲁维选的是织女星。这三颗星离地球都比较近，很容易测出它的视差来。测出视差，我们就很容易计算出恒星离我们的距离来。到现在，已经用这种方法测定出经1 万颗恒星的距离。我们所熟知的牛郎星和织女星与我们的距离分别是16 光年和27 光年，而它们之间距离为14 光年。可见他们相距是如此之遥远，即使他们双双乘坐现代化火箭去相见，也不能年年七夕相会。更不用说牛郎还肩挑着一双儿女，徒步“鹊桥”了。看来他俩只得永远地“连年”相思。哎！神话中的遗憾氛围只好代代相传了。

　　尽管如此，三角测量方法仍有限度，对于更遥远的天体，如超过2～3百光年的距离时，它就毫无办法了。于是人们又想出其他的方法把量尺伸向更远的宇宙空间。

　　其中最重要的方法是根据造父变星测量恒星的距离。大部分恒星的亮度

是不变的（相对来说），但有少数恒星的亮度有周期变化，有时明有时暗，

变化周期大多在1 天到50 天之间。这种变星的典型是仙王座S 星，我国古时

候叫它“造父一”，因而和这颗星同类型的变星获得了造父变星的称号。天

文学家根据造父变星的光变周期推导出恒星的距离。由于造父变星都是光度

大的星，比太阳的光度大至几百倍甚至几万倍，即使在遥远的地方，甚至在

银河系之外一些星系内的造父变星也能观测到。因而利用造父变星不仅可以

测量银河系内恒星的距离，更重要的是测量出一些星系的距离。造父变星就

好像是太空中孤岛上特殊的灯塔，以变幻的光芒为讯号，向

81 天文工作者暗示孤岛的距离。造父变星测量方法，把我们的视线带人到银

河系之外的宇宙。

恒星距离的测量，是19 世纪天文学上的重大成就，也是天文史上的重要

里程碑。恒星的距离是研究恒星的重要资料，在这个基础上，我们才能进而

了解恒星的光度、质量、大小等其他性质；才能进一步探明天体系统的种种

结构。

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