關於此實驗
伸直手臂豎起一根手指，先用一隻眼睛看，再換另一隻眼睛看：手指相對於背景的位置會發生變化。天文學家利用地球的公轉做同樣的事。在1月和7月分別觀測一顆近處的恆星，它相對於遠得多的恆星背景會出現極其微小的位置偏移，而偏移的大小可以告訴我們它有多遠。即使是最近的恆星，偏移也不到1角秒，因此直到1838年人們才測量出這種偏移。用不同的儀器拍攝照片，計算出實際恆星的距離。
學習目標
- 將視差解釋為近處物體相對於遠處背景出現的表觀位置偏移
- 定義秒差距，並使用 d = 1 / p 求出距離
- 解釋為什麼照片必須間隔約六個月拍攝
- 解釋為什麼視差法只適用於相對較近的恆星
- 比較地面望遠鏡與希帕恰斯、蓋亞等太空任務的精度
使用方法
- 1觀察望遠鏡中的景象整整一年。哪些恆星會移動，哪些保持不動？為什麼？
- 2用地面望遠鏡拍攝比鄰星，等待六個月後再拍一張。計算距離，並與真實值比較。
- 3只拍兩張照片，間隔僅一個月。為什麼這樣得到的結果可靠性較低？
- 4用地面望遠鏡切換到北極星。你能測量它的視差嗎？現在試試希帕恰斯和蓋亞。
- 5試試肉眼觀測。為什麼望遠鏡出現之前的天文學家無法偵測到恆星視差？
- 6比較織女星和比鄰星。為什麼織女星描繪出的橢圓更圓？
模型
假設
- 地球軌道是半徑為1 AU的圓。恆星描繪出一個橢圓，其半長軸為p，半短軸為p·sin β；β是恆星高於軌道平面的角度。
- 距離值為蓋亞和希帕恰斯數據的四捨五入結果。未計入恆星在天球上的運動（自行）。
- 每張照片都會增加一個隨機誤差，其大小符合相應儀器的典型水準：肉眼觀測為60″，地面望遠鏡為0.05″，依巴谷衛星為0.001″，蓋亞衛星為0.00002″。
- 根據照片求得的距離，是將測得的視差位移除以同兩個日期之間、距離為1 pc的恆星所呈現的位移。
在課堂上試試這個實驗
- Q1一顆恆星的視差為0.25″。它距離我們多少秒差距、多少光年？
- Q2天文學家為什麼利用地球的公轉軌道，而不是地球上的兩個地點來測量視差？
- Q3蓋亞衛星可以測量20微角秒。若要達到10%的精度，它能測量的最遠距離是多少？
- Q4為什麼恆星越遠，距離誤差增加得越快？
- Q5如果天文學家從火星觀測，火星的軌道半徑為1.52 AU，那麼恆星的視差會如何變化？
常見問題
為什麼這個單位叫作秒差距？
它是「視差秒」（parallax second）的縮寫，指恆星視差恰好為1角秒時的距離。約為31兆公里。
誰最先測量了恆星視差？
1838年，弗里德里希·貝塞爾測得天鵝座61的視差約為0.3角秒。長期以來都觀測不到視差這一事實，曾被用作地球並不運動的論據。
更遙遠的恆星是如何測量的？
視差可以為其他方法校準，例如利用造父變星和Ia型超新星的亮度來測量距離，這些方法能測得遠得多的距離。這一系列方法稱為「宇宙距離階梯」。