三角视差函数公式,三角函数和差公式推导方法

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-05-17 03:08:57

三角视差函数公式,三角函数和差公式推导方法(1)

小伙伴们大家好,

天文馆“空中课堂”上课啦!

提到宇宙中的天体,大家最感兴趣的问题常常是“这颗星星有多大?离我们有多远?”。太阳的直径是139万公里,织女星距我们25光年,太阳如此巨大,织女星离我们如此遥远,那天文学家是怎么测得它们的准确数据的呢?

天文学家们用来测量天体距离和宇宙尺度的基础就是视差视差是一种投影效果,手臂伸长,食指向上,闭上右眼,睁开左眼,注视你的食指及它后面的背景。然后闭上左眼,睁开右眼,注意看有什么变化--你的食指相对于背景似乎移动了。从两个不同位置观察同一个物体时,此物体在视野中的位置就会变化。从两个观察点看目标,两条视线之间的夹角叫做这两个点的视差角,两点之间的距离称作视差基线。如图1所示

三角视差函数公式,三角函数和差公式推导方法(2)

图1. 视差是一种投影效果

我们跟随地球绕太阳运行,在这个近圆轨道上,我们能利用的最大的基线长度就是绕太阳公转轨道的直径,也就是地球绕太阳周年运动产生周年视差。利用周年视差就可以对近邻天体进行测距了。

如图2只需要测得视差角α和日地距离d,根据三角函数公式tanα=d/D,因为α非常非常小,tanα近似为α,所以D =d/α

三角视差法是目前所有的天文测距方法中最准确的,是其他测距方法(标准烛光,周光关系测距等)的基础。由三角视差公式可知,基线确定时,恒星距离越远,视差角越小

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图2. 利用周年视差测定天体的距离

2013年欧洲空间局发射了盖亚(GAIA)空间望远镜,GAIA测量的视差精度达到了几十个微角秒,经过8年大规模的巡天,已经测定了10多亿颗恒星的位置、距离和自行,观测的最暗视星等达20等。GAIA观测数据的释放,刷新了天文学家对赫罗图的固有印象。

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图3. GAIA所测恒星的光度-颜色图(赫罗图)

利用视差的原理,我们还可以测量天体的大小。比如宇宙中的面源,像太阳,月亮,星系等,它们的直径看起来有一定角度,而不仅仅是一个点。如果测得了它们的视直径,也知道它们的距离,就可以测量它们的实际大小啦

作业时间

问 题

观测可得太阳的视直径约为32’,请问太阳距地球多远?(PS:要用今天的知识自己算噢)

(北京天文馆)

公众号名称:北京市科学技术研究院

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