Light seconds, light years, light centuries: How to measure extreme distances - Yuan-Sen Ting

Summary

这段视频脚本以光速为引子，探讨了宇宙的广阔和我们如何测量天体的距离。光年是描述光一年内行进距离的单位，大约为6万亿英里。通过三角视差法，我们可以测量相对较近的恒星的距离，但这种方法对于更远的星系则不适用。此时，我们使用标准烛光法，即通过已知亮度的天体（如造父变星和Ia型超新星）来估算距离。这些方法使我们能够观测到数十亿光年外的宇宙，而我们看到的光实际上是宇宙过去的图像。通过观测这些遥远的天体，天体物理学家可以解读宇宙的历史，了解我们的起源。

Takeaways

• 🌌 光是我们知道的最快的事物，它的速度如此之快，以至于我们通过光行进的时间来测量巨大的距离。
• 📏 一年内，光可以行进约6万亿英里，这个距离被称为一光年。
• 🌕 月球距离地球只有一光秒，而阿波罗宇航员需要四天时间才能到达。
• 🌟 最接近我们太阳的恒星是比邻星，距离我们4.24光年。
• 🌌 我们的银河系大约有10万光年宽。
• 🌌 离我们最近的仙女座星系大约有250万光年远。
• 🔍 通过三角视差法，我们可以测量相对较近的天体距离，通过观察地球绕太阳公转六个月期间恒星位置的相对变化。
• 🕯️ 标准烛光是我们知道其固有亮度的物体，例如造父变星，通过测量其亮度变化周期来计算其亮度。
• 💥 1a型超新星是另一种标准烛光，它们的亮度和衰减率之间的关系使我们能够测量数十亿光年远的距离。
• ⏳ 观察遥远天体实际上是在回望时间，因为光从那些天体到达我们这里需要时间。
• 🔭 天文学家利用光作为信息的载体，尝试解读宇宙的历史，理解我们的起源。

Q & A

光的速度有多快？

光是我们所知道最快的事物，它在一年内可以传播约6,000,000,000,000英里，这个距离我们称为一光年。

什么是光年？

光年是描述光在一年时间内可以传播的距离，它是一个用来衡量巨大距离的单位。

月球离地球有多远？

月球离地球只有一光秒的距离，阿波罗宇航员用了四天时间才到达月球。

我们最近的恒星是哪一个？

除了我们的太阳之外，最近的恒星是比邻星（Proxima Centauri），距离我们大约4.24光年。

我们的银河系有多大？

我们的银河系大约有100,000光年宽。

我们最近的星系是什么？

我们最近的星系是仙女座星系，距离我们大约2.5百万光年。

天文学家如何测量恒星和星系的距离？

对于非常近的天体，天文学家使用三角视差法来测量距离。通过观察半年后地球绕太阳公转时恒星的视位置变化，可以计算出它们的距离。

什么是标准烛光？

标准烛光是那些我们非常了解其固有亮度或光度的天体。例如，造父变星和Ia型超新星，它们因为特定的光度变化规律，可以用来估算距离。

为什么我们能看到数亿光年远的超新星？

Ia型超新星的爆炸非常明亮，它们的光芒可以盖过它们所在的星系，因此即使我们无法分辨星系中的单个恒星，我们仍然可以看到这些超新星。

为什么观察遥远天体很重要？

观察遥远天体就像是使用宇宙内建的时间机器。我们看到的光是过去的图像，通过观察这些遥远的对象，我们可以回溯到宇宙的早期状态，了解宇宙的历史。

太阳发出的光需要多久才能到达我们？

太阳发出的光需要大约8分钟才能到达我们，这意味着我们现在看到的是8分钟前的太阳。

当我们观察北斗七星时，我们看到的是多久前的图像？

当我们观察北斗七星时，我们看到的是大约80年前的图像，因为光从那里传播到我们这里需要这么长时间。

宇宙通过什么方式向我们发送信息？

宇宙通过光的形式向我们发送信息，我们的任务是解码这些信息，以更好地理解宇宙。