银河系直径20万光年,光都要走20万年,人类是怎样测量出来的?
综述
上天给人类最妙的礼物,或许就是让人类可以抬起头颅,可以看见这个世界上最神秘的东西——天空。我们可以相当浪漫地想,正是因为能看见天空,人类才会对这个世界产生好奇,由此踏出了改变的第一步。
在古代,人们即使想要探索宇宙的奥秘,也没有那个仪器和理论去寻找宇宙之间到底存在着什么。种种限制之下,人类观测宇宙的意义,也就剩下了观测星象,预测未来这么一条道路。
当时间节点来到近代,我们对于宇宙的认知也就前进了一大步。有了望远镜,人类终于可以知道外面的世界究竟是什么样子的。
有了天文学,人类终于知道宇宙中浩瀚的星空究竟是什么样子的。可以说,对于星空的探索历史,就是人类智慧发展的历史。探索星空的背后,是人类所有智慧的结晶。
通过多年积累,我们对于宇宙的认知也是不断增加。
到了现在,我们终于可以知道,原来头顶上浩瀚的银河,其实不是河流的形象,其面积更是大到惊人。但是,好奇心旺盛的人心中也会产生别的问题:我们是无法在外部观测银河的。那么,我们是怎么测量出银河的直径呢?
现在,就让我们来好好解答一下这个问题。
测量方法
要测量银河的直径,肯定是不能够用普通的方法。
很简单的例子,我们都知道光的速度是固定的,有的人或许会想到,能不能发射一束光,然后观测这束光在宇宙中是怎么运行的,什么时候能够到达银河边境。
除此之外,还有一种脑洞大开的,就是发射一个仪器到银河系外,通过收集仪器的信息,从而了解银河系的直径,
这种脑洞大开的想法自然是不现实的。想要测量宇宙,最好的仪器就是数学方法结合物理理论。实际上,我们人类测量银河用的方法就是这么一种:结合物理现象,利用数学工具进行计算,从而得到一个大概的结果。
科学上,我们一共有三种方法可以去测量距离。第一种方法,名叫三角测距法。第二种,则是造父变星测量法。第三种,分光视差法。
这三种方法中,第一种方法的出现最早,使用也最为广泛。早在古希腊时期,数学节假埃拉托色尼就已经使用这个方法,测算出地球的大致半径。
这种方法可以说是相当简单实用了,除了需要大量的计算以外,不需要什么高深的理论,也不需要什么高级的仪器,这样就可以计算天体的大致半径。
但是,这种方法也有缺陷。如果是近地天体还好说,但是距离更远的天体,这种方法就无能为力了。如果想要用这种方法测算银河的半径,那就是异想天开了。
那么,科学家是如何解决这个问题的呢?
测量银河
在实际操作的时候,科学家找到了一个省力的法子。这个法子,就是造父变星测量法。顾名思义,造父变星是一种特殊的天体。这种天体会周期性地发射光。这样一来,观测也就有了参照物。
这种方法唯一的缺点,就是需要大量的观测活动,如果没有先进的仪器,就甭想完成测量的工作。科学家做的,就是先从近的造父变星开始,然后一点点开始往外拓展。这么一套流程下来,银河的大致范围也就算了出来。
银河半径大得惊人,差不多是20万光年。这是一个什么概念?
如果人类的技术足够夸张,能够发展到以光速前行,想要横穿银河系,也要花上二十万年才能够完成这么一个目标。
这种情况,仅仅能够在科幻小说里面出现。依照人类现在的科技水平,这不说是异想天开了,简直就是神话都做不到。孙悟空这么离谱的能力,估计也要在太空翻跟头翻个上万年才能够完成。
说完了第二种方法,咱们再来看第三种方法。
其实,第三种方法和第二种方法有异曲同工之处。科学家将行星的光芒分为几个等级,制作出相应的图谱。然后,科学家再将行星的光和图谱进行对比。只要比对成功,就能够知道行星的大致距离。
这种方法看似简单,其实远远比前面两种方法要来的复杂。除了对照工作以外,科学家还会用的大量的数学知识。
在这种情况下,资金和精力上的投入都是不可计量的。我们耗费如此多的气力,也不过是想对头上的天空增加了解,由此来促进我们本身的进步。
结语
人类对于宇宙的探索,注定是永无止境的。这种探索,甚至会持续到人类灭亡也不会停止。地球的生命终究是有限的,宇宙对于人类而言,不光是神秘的代表,更是未来的方向。如果没有跨出地球,前往太空的勇气,人类的未来终究是黯淡无光的。
想要用有限的人类生命,去探索无穷的宇宙奥秘,这注定是一场艰难的战役。但是,人类的勇气,正是人类身上最宝贵的东西。
如果没有这份勇气,人类是注定无法长久发展的。为了未来,我们应该保持好奇心,保持对宇宙的敬畏。只有这样,我们才能走得更远。