科学家怎么知道光线是从多少光年外的星体上发出的
科学家怎么知道光线是从多少光年外的星体上发出的？看了网上一些帖子和评论，有这种想法的网友很多，他们根本不相信那些遥远的星光来自几十几百甚至几十亿上百亿光年以外，认为科学家们也是随意瞎猜，糊弄人的。就像人的头发，有人就故作高深地说你的头发有100238根，不信你就数数看。你说多少就是多少呗，谁数得清啊？即便头发能数清，几十几百亿光年距离有什么法子去丈量呢？谁能证明是真的呢？要知道1光年距离大约有9.46万亿公里，100亿光年就是946万亿亿公里呀。由此，许多人根本不信这些天体真的有那么远，或者那么精确地知道有多远。其实有这种担忧的人真是多虑了，他们不知道现代天文学经过几百年发展，对天体距离测量已经有了许多成熟的方法。人们把这些方法输入到计算机，并且与各种望远镜结合起来，早就不需要掰着指头计算了。一旦某个天体被望远镜捕捉到，经过已经建模的程序计算，很快就会得到它的距离、光度、质量乃至元素成分等基本参数了。过去时空通讯也多次大略说过这些方法，今天就再详细说说比较常用的一种方法~光谱红移。测量远方星系用得较多的方法是光的多普勒效应。多普勒效应是奥地利科学家克里斯琴·约翰·多普勒在1842年发现并创立的一个理论，叫这个名称就是为了纪念他。这个理论的主要内容是，波源的波长会随着运动方向对应观测者发生改变，向着观测者运动的波源，波会被压缩，波长会变短，频率会变高；反之则会出现相反的效应。声波就是一个很明显的例子。当一列火车高速向你靠近时，你听到的鸣笛声会更高昂，而离你远去时，听到的笛声就会变得低沉。这就是声波受到压缩变短和受到拉伸变长，频率随之变化的效应。所有的波都有这种特性。光是由不同波段电磁波组成，分为可见光和不可见光。可见光是由不同波长的七色光组成，波长约在380nm~780nm之间，其中红光波长最长，约在640nm~780nm，蓝光波长最短，约在380nm~430nm之间。当光源向观测者高速靠近时，由于波长被压缩变短，因此光谱会向蓝端移动，简称为蓝移；反之向红端移动，简称为红移。哈勃定律是测量远方天体距离的标尺。1929年，美国著名天文学家发现了宇宙的一个重要规律，就是宇宙在膨胀，宇宙中所有远方星系都在离我们而去，而且各向（所有方向是一样的），越远的星系离开得越快，离开的速度与距离成正比例线性关系。他这个发现首先得到了爱因斯坦的证实，渐渐成为天文学界的一个共识。哈勃由此创立了哈勃定律，简单表述为：V=H*D。这里的V表述远方天体的退行速度，单位为km/s；H为哈勃常数，就是百万秒差距位置的星系退行速度，单位km/(s·Mpc)；D为目标星系相对地球的距离，单位Mpc。Mpc为百万秒差距单位，1秒差距约等于3.26光年。哈勃定律公式可变换为：D=V/H，也就是知道了目标天体的离开我们的速度，就可以计算出这个天体与我们的距离。这里面有一个哈勃常数H，是通过科学测量得到的。十多年来，科学家们通过各种方法和设备仪器，测得的哈勃常数在67.8~82.4之间，我们取一个中间值，约为75.1。也就是说在距离我们326万光年的位置，那里的星系离开我们的速度为每秒75.1km。红移量是确定远方天体距离的准星。可见光通过棱镜色散，就可以得到分为不同波长颜色的彩案，这个彩案就叫光谱图。任何天体发出的光都会有自己的光谱图。因为恒星的气体会吸收某些波长的光，而每一种元素都会产生特定的吸收线，天文学家们通过研究某个天体光谱图中的吸收线，就可以得到这个天体是由哪些元素组成的。天文学家们将发现的天体光谱图中吸收线的位置，与实验室静止光源下同元素吸收线位置相比较，就能够得到这个天体的红移或者蓝移量，而红移和蓝移量的大小是与速度成正比的，蓝移量越大，光源向我们奔来的速度越大；红移量越大，则光源离我们远去的速度越大。计算红移和蓝移量的公式为：红移量Z＝（λ’－λ）/λ，其中λ’是红移光源的波长，λ为实验室光源的波长；蓝移量Z'＝（λ” λ）/λ，其中λ”是蓝移光源的波长，λ为实验室光源的波长。得到了红移量后，就可以计算出新发现天体离开我们的速度，公式为：V=ZC，这里V为远方星系退行的速度，Z为红移量，C为光速。有了红移量这个准星，就能够计算出天体与我们的距离。知道了某个新发现天体离开我们的速度，就可以根据哈勃定律计算出它与我们的距离了。比如我们得到这个新发现天体的红移量为0.08，代入公式V=ZC，可以得出它的退行速度为V=0.8*300000=24000km/s；再代入哈勃定律公式D=V/H，就得到了这个新发现天体与我们距离为：D=240000/75.1≈319.6Mpc，换算成光年约为10.42亿光年。由此就知道了这个新发现天体距离我们约有10.42亿光年，这个天体的光就是经历了10.42亿年的漫长时间奔波才来到我们的眼前，我们看到的这个天体也就还是10.42亿年前的样子。由于它一直在非常快的离开我们，而且会越远越快，现在这个天体早就到了更远的地方了，现在是什么样子，就要再过现在它距离我们光年的相等年数后，我们才能看到。这里提示三点：其一，这种宇宙空间大尺度的测量，并不是非常精确，有一定误差，这种误差都是以光年来计算的；其二，宇宙膨胀是大尺度膨胀，因此用红移量确定天体距离够远才准确，至少要距离我们326万光年以上的天体，才能采用哈勃常数计算。而距离我们较近的天体，由于引力相互作用，还有不断靠近的趋势，哈勃常数无效；其三，采用哈勃定律计算距离的光谱红移主要是视向多普勒红移，但天体红移量还会受到横向红移、引力红移、多重星系反常红移等的干扰。由于这些不确定因素，在利用红移量测定遥远天体距离时，要充分考虑相对论效应，同时还需要与其他测量方法相互印证，才能得到更精确的数据。天体距离的测量还有很多方法。几百年来，科学界已经总结出了很多天体距离测量方法，比较常见的有三角视差法、造父变星法、la超新星法等。三角视差法：这是最古老的测量方法，这是运用几何原理，把要观测的天体与已知的附近天体，如地球和太阳，连成一个虚拟的三角形，以已知的一个边长和一个角度，就可以求出另外两个边长的长度啦。这种测量一般用在比较近距离的天体才精确，距离太远的天体夹角太小，很难精确测量。造父变星法：宇宙中存在着一些高光度周期性光变的变星，它们的光变周期很有规律，具有周期性光变关系。这种关系是越亮的变星光变周期越长，反之就越短，亮度相等的变星具有相同光变曲线。这样科学家们不管这颗变星距离多远，只要通过其光变周期，就能知道其亮度了。科学家们通过用其它方法测量出近距离变星的准确距离，再根据变星亮度对比就能够知道遥远位置同等变星的距离了，进一步就得到变星所在星系以及附近天体的距离。因此造父变星又被称为量天尺。la超新星法：这种方法和造父变星法差不多，只不过是利用超新星来测量距离。超新星有很多种，其中有一种叫做la型超新星，是白矮星经过吸积到达太阳质量的1.44倍时，也就是到达钱德拉塞卡极限，就会发生大爆发，之后坍缩成一颗中子星。因为这种超新星爆发时的质量几乎一样，所发出的能量也就一样，因此亮度也是一样的。同等亮度的天体，具有越近越亮，越远越暗的线性关系，这样只要测得的这颗超新星的视星等，就知道它距离我们多远了，从而也知道了它所在星系和附近天体的距离。因此，人们把la超新星称为“标准烛光”，它就像点燃在黑暗宇宙中的一支支亮度相等的蜡烛，人们根据感受到的亮度计算出其距离。还有许多种方法测量天体距离，现代对比较近的天体采用激光测距、雷达波测距等等，这里就不一一解释了。如果喜欢我的文章，请关注支持。感谢阅读，欢迎讨论。时空通讯原创版权，侵权抄袭是不道德的行为，敬请理解合作。
据说天狼星对人类有很大的意义，为什么
通常来讲，我们所讲的天狼星是指天狼星A，它是一颗蓝矮星，其质量约为太阳的两倍，直径约为太阳的1.7倍，距离地球大约8.6光年。值得注意的是，天狼星的亮度是非常高的，相关资料显示，天狼星的目视星等为 -1.46 等，其亮度高达太阳亮度的25.4倍，这使得它成为了夜空中除了月球、金星以及木星之外的最亮的天体。由于地球一直在围绕着太阳公转，同时也在不停地自转，这会给地球上的人们造成一种感觉，即天上的星星都在有规律地运行。在这种情况下，古代的人们常常会将这些天体运行的规律，与地球上发生的各种现象联系起来，再加以一定的想象，于是各种有关天上星星的传说就诞生了。而天狼星作为夜空中最亮的恒星，自然就成为了最受关注的对象之一，因此世界各地就都有天狼星的传说了。比如说古埃及人观测到天狼星的运行规律，与尼罗河水的泛滥程度密切相关，从他们确定这一事实之后，就将天狼星奉为神明，而古代的人却根据观察到的种种现象，将天狼星视为“主侵略之兆”的恶星。因此可以说，所谓的天狼星对人类有很大的意义，其实是来自于人们的想象，就其本身而言，只不过是太亮了。有关天狼星的最神秘的传说传说生活在非洲马里共和国廷布克图地区的多冈人，掌握了很多关于天狼星的资料。在上个世纪30年代，两位法国科学家在与这些原始部落的人类进行的交流过程中，发现在多冈人的神话传说里，有很多对天狼星的描述，都与现代天文观测结果惊人的相似，他们甚至还知道天狼星有一颗伴星（天狼星B，一颗肉眼根本无法观测到的白矮星）。与世隔绝的多冈人，居然对遥远的天狼星了解得如此清楚，这的确是一件非常神秘的事情。对此，很多外星人爱好者都认为，多冈人很可能是来自天狼星的外星人的后裔，甚至还有人认为地球上所有的人类都来自于天狼星。但科学界并不认同这一观点，著名天体物理学卡尔.萨根认为，天狼星B早在1844年就被发现了，这就意味着，多冈人的相关知识，很可能是从很早之前的在非洲的探险家那里获知的（天空中明亮的星星，必定是他们最感兴趣的东西）。除此之外，天狼星处于一个双星系统，两颗恒星之间的平均距离大约仅为20个天文单位（一个天文单位等于地球到太阳的距离），其公转周期为50年。由此可以看到，在这样一个双星系统里，几乎不可能存在稳定的行星，更别谈适合生命的宜居行星了。简单总结一下，本质上来讲，天狼星并没有什么神秘之处，而之所以世界各地都有天狼星的传说，只不过是因为它是夜空中一颗非常明亮的星星，受的关注度高了，各种传说也就随之而来了，然后就显得天狼星对人类有很大的意义，毕竟人类最不缺乏的就是想象力。回答完毕，欢迎大家关注我们，我们下次再见`（本文部分图片来自网络，如有侵权请与作者联系删除）
为什么哈勃望远镜能望到好多亿光年距离，为什么不知道哪个天体有外星人
这个问题我们用最普通的常识来讨论一下。看到的东西并不等于看清楚了的东西，看到的大东西并不等于看到了小东西。比如，你看到了脚下的一只蚂蚁，并不等于看到了别人脚下的一只蚂蚁；你看到了1公里远的一棵树，你能看清那棵树有多少根树枝吗？更别说一根树枝上有多少树叶、一片树叶上有几根叶脉了。在太阳系我们还可以这样比喻，因为太阳系的行星与行星之间距离，与宇宙恒星之间距离完全不是一个数量级。比如我们相隔最远的行星海王星，距离地球也不过30个天文单位，即约45亿公里。海王星是一个直径49532千米的球，与和我们距离的比例为90000分之一，也就是说在地球上看海王星，就如同我们看一个90千米外1米直径的球，也差不多从3千米看一枚3.3公分直径的硬币，即使用最大的望远镜也难以看清细节。如果用光年做单位，则只有2102分之一光年。所以在太阳系天体距离单位一般用天文单位（1天文单位约1.5亿公里），而不用光年。而距离我们最近的恒星则有4.22光年，就是比邻星，我们地球上看比邻星，相当于在5000千米外看一枚1元的硬币，银河系恒星平均距离相当于相隔1000公里的两枚硬币。尽管由于恒星大小不同，这枚硬币有可能是5角的或1元的，但岂能够看清细节呢？我们想象一下，距离我们1000公里挂着1枚1元的硬币，有什么望远镜能够看清楚呢？这还是距离我们最近的恒星，如果距离我们上百光年的恒星，就如同观测月球上一枚硬币了。而文明一般在行星上出现，而一颗行星则是这枚硬币上一粒灰尘。比如我们地球质量为太阳的0.000003，直径只是太阳的109分之一，体积只是太阳的130万分之一。地球比起太阳来，不就像硬币上的一粒灰尘吗？而如地球这样的人类文明，只是在这粒灰尘上做出来极小极小的改变，怎么能够发现呢？说了这么多，既然远方的恒星这么小，人类怎么能够发现，并且还发现了几千个系外（太阳系外，后同）行星呢？这是因为恒星会发光，我们看到的是恒星发出的光。由于恒星距离我们太远，不管是肉眼还是望远镜，看到的恒星几乎都只是一个亮点。据我所知目前唯一能够看到恒星圆面（一个圆球）的只有参宿四，因为它太大，距离我们只有400光年，但直径是太阳的约1000倍。而距离我们最近的恒星比邻星由于太小，直径只有太阳的1/7，亮度又低，所以人肉眼看不到，望远镜也只能看到一个红色的亮点。现在人类观测到的系外行星几乎都不是“观”看到，而是“测”到。这个“测”主要是从行星对恒星的遮光现象和引力摄动得到的。行星在恒星系里，虽然就像一粒灰尘，但它围绕着恒星公转，还是会对恒星发出的光有一定的影响；而且有行星存在，由于万有引力作用，恒星运行也会不同。科学家们根据这些情况，就可以用现有理论通过计算机建模，知道这颗恒星有多大，距离恒星有多远。目前寻找行星都只能在银河系里距离我们较近的恒星中寻找，虽然也发现了一些上万光年距离的行星，但还有很多距离我们比较近恒星的行星也还没有发现，如比邻星的一些行星还在陆续发现中。有人又要问了，有的恒星距离我们几十亿光年，甚至上百亿光年，怎么还能够看到呢？实际上，一般来说，发现银河系以外的恒星都是比较大的恒星，更多的河外天体是星系和黑洞等大型天体。迄今为止发现最远的一颗恒星距离我们90多亿光年，这颗编号为LS1的透镜恒星昵称叫“伊卡洛斯（Icarus）”，是一颗宇宙形成初期的恒星。我们有幸看到它，是因为太空中巨大星系团形成的引力透镜效应，把这颗恒星的形象放大了几千倍，才被哈勃望远镜捕捉到的。引力透镜是爱因斯坦广义相对论的一个预言，现在已经被证实，在太空中广泛的存在。现代科学能够通过各种望远镜观测来自宇宙可见和不可见的光，来了解广袤宇宙中的各种天体，并且根据光谱分析，得知这些天体的各种秘密。比如知道远方的恒星有多大，什么成分组成。但要直接观察到文明还没有这个能力。不能够直接观察到文明，并不等于不能够发现文明。只不过现在寻找远方恒星系统存不存在文明，只能找远远高于地球人类的文明，这种文明活动能够改变或者影响到恒星的变化，比如戴森球（宇宙二级文明的标度）现象等，才能够被人类所捕捉。迄今为止，人类还没有发现地外文明活动的证据。就是这样，欢迎讨论。时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题，所发文章均属原创，请尊重作者版权，谢谢关注支持与合作。
