关于此实验
伸直手臂竖起一根手指，先用一只眼睛看，再换另一只眼睛看：手指相对于背景的位置会发生变化。天文学家利用地球的公转做同样的事。在1月和7月分别观测一颗近处的恒星，它相对于远得多的恒星背景会出现极其微小的位置偏移，而偏移的大小可以告诉我们它有多远。即使是最近的恒星，偏移也不到1角秒，因此直到1838年人们才测量出这种偏移。用不同的仪器拍摄照片，计算出实际恒星的距离。
学习目标
- 将视差解释为近处物体相对于远处背景出现的表观位置偏移
- 定义秒差距，并使用 d = 1 / p 求出距离
- 解释为什么照片必须间隔约六个月拍摄
- 解释为什么视差法只适用于相对较近的恒星
- 比较地面望远镜与希帕恰斯、盖亚等空间探测任务的精度
使用方法
- 1观察望远镜中的景象整整一年。哪些恒星会移动，哪些保持不动？为什么？
- 2用地面望远镜拍摄比邻星，等待六个月后再拍一张。计算距离，并与真实值比较。
- 3只拍两张照片，间隔仅一个月。为什么这样得到的结果可靠性较低？
- 4用地面望远镜切换到北极星。你能测量它的视差吗？现在试试希帕恰斯和盖亚。
- 5试试肉眼观测。为什么望远镜出现之前的天文学家无法探测到恒星视差？
- 6比较织女星和比邻星。为什么织女星描绘出的椭圆更圆？
模型
假设
- 地球轨道是半径为1 AU的圆。恒星描绘出一个椭圆，其半长轴为p，半短轴为p·sin β；β是恒星高于轨道平面的角度。
- 距离值为盖亚和希帕恰斯数据的四舍五入结果。未计入恒星在天球上的运动（自行）。
- 每张照片都会增加一个随机误差，其大小符合相应仪器的典型水平：肉眼观测为60″，地面望远镜为0.05″，依巴谷卫星为0.001″，盖亚卫星为0.00002″。
- 根据照片求出的距离，是将测得的视差位移除以同两个日期之间、距离为1 pc的恒星所呈现的位移。
在课堂上试试这个实验
- Q1一颗恒星的视差为0.25″。它距离我们多少秒差距、多少光年？
- Q2天文学家为什么利用地球的公转轨道，而不是地球上的两个地点来测量视差？
- Q3盖亚卫星可以测量20微角秒。若要达到10%的精度，它能测量的最远距离是多少？
- Q4为什么恒星越远，距离误差增长得越快？
- Q5如果天文学家从火星观测，火星的轨道半径为1.52 AU，那么恒星的视差会如何变化？
常见问题
为什么这个单位叫作秒差距？
它是“视差秒”（parallax second）的缩写，指恒星视差恰好为1角秒时的距离。约为31万亿千米。
谁最先测量了恒星视差？
1838年，弗里德里希·贝塞尔测得天鹅座61的视差约为0.3角秒。长期以来都观测不到视差这一事实，曾被用作地球并不运动的论据。
更遥远的恒星是如何测量的？
视差可以为其他方法校准，例如利用造父变星和Ia型超新星的亮度来测量距离，这些方法能测得远得多的距离。这一系列方法称为“宇宙距离阶梯”。