我們在國中高中的地球科學課上,有學過關於秒差距的方法,我之前總是認為這個方法如果因為太陽系也繞著銀河系旋轉的話,會導致角度差異被太陽繞銀河系跑的路程干擾,導致無法利用這個方法。
先說結論,科學家是對的,我是錯的,秒差距仍然能使用,不過有點誤打誤撞。
秒差距如何運用
利用地球在春分與秋分因為地球公轉太陽的位置不同,可以根據測量遠處天體的角度差異,再加上已知的地球公轉半徑,利用三角函數得出這個等腰三角形長邊的長度。
我原本的疑問
如果說我們主要是用這個等腰三角形短邊的長度,也就是地球公轉的直徑2AU來計算的話,太陽系繞行銀河系中心的角速度就不能忽略,因為地球從春分運行到秋分的6個月中,太陽系繞行銀河系也繞了21AU,甚至遠超過我們原先使用的2AU的數值,那我們計算的三角形豈不就亂套了。
真實的世界如何運行
銀河系轉速的非牛頓體系
銀河系中各個不同的地方繞行銀河系中心的角速度並不是牛頓力學規定的 $a=V^2/R$ ,我們觀測到的現實是無論距離銀河系有多遠的半徑,大多數恆星都是以差不多的角速度繞行銀河系中心,甚至說靠近銀河系內部的恆星繞的比較慢,在旋臂上很遠的恆星轉比較快,與牛頓力學完全反過來,這也是暗物質提出的背景。
我們不能用原先對太陽系的理解去看待銀河系的旋轉,在這樣的情況下,前面的問題就迎刃而解,即使太陽系相對動了21AU,但是因為我們隔壁的恆星也一樣轉了21AU,相當於沒轉。我們仍然能用秒差距中三角函數的方法推算距離。
現代如何測定距離?
造父變星是一個好方法,因為他週期與絕對光度有相關性,我們可以利用測量他的光度變化週期就能計算得知絕對光度,加上相對光度,我們可以獲得他的距離有多遠,在根據紅移或是藍移的程度,算出跟他一樣紅移或是藍移的程度的恆星距離我們有多遠。