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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

恆星視差測距

地球繞太陽轉,近處的恆星就在遠方星空背景上來回擺動——擺動角的一半就是視差。量出視差角、用 d=1/p 算出距離,理解「秒差距」怎麼來、又為什麼量不到太遠的星。
t = 0.00 s

恆星視位置 vs 時間(一年一個週期)

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

目標恆星距離
神秘星挑戰
系統隨機指定距離(讀數會變 ???)。從擺動振幅量出視差角 p,用 d=1/p 算出距離再揭曉。

觀測量測

目前視位置
量到的擺動振幅 p
推算距離 1/p
pc
設定距離
pc

畫面符號圖例

  • 目標星/遙遠背景星;☀ 太陽、地球繞日
  • 地球公轉兩端觀測到的角度差=視差角 p,越大代表星越近(d=1/p)

實驗任務

  1. 看見擺動:按下開始,左圖地球繞太陽、右圖望遠鏡視野中目標星在背景星間來回擺動。 擺動週期是多久?為什麼剛好是這個數字?(提示:基線是什麼?)
  2. 驗證 d=1/p:分別設定 2、5、10、25 pc,每次等一整年、記錄擺動振幅 p, 確認「距離 × 視差角 = 1」。秒差距(parsec)的定義就是「視差恰為 1 角秒的距離」。
  3. 神秘星挑戰:按「出一顆神秘星」,從振幅反推它的距離,再揭曉對答案。 誤差多少?想想真實天文學家還要對抗哪些誤差來源。
  4. 量測的極限:把距離拉到 50 pc,擺動小到幾乎看不見。地面望遠鏡受大氣擾動限制 只能量到約 0.01″(≈100 pc);Gaia 衛星可達 0.00002″。算算 Gaia 能量到多遠? 這就是為什麼測量銀河系尺度要靠太空望遠鏡。

模型與假設

周年視差:地球公轉直徑 2 AU 是天然基線;近星相對遙遠背景星的視位置以一年為週期擺動, 擺動角振幅 p(角秒)與距離 d(秒差距)滿足 d=1/p。1 pc=3.26 光年=206265 AU。
簡化:假設目標星位於黃道面上(視軌跡為直線來回;實際在黃道極方向會畫小圓、 其他方向為橢圓),並忽略恆星自行與光行差。畫面中視野放大倍率遠高於實際(真實視差肉眼完全不可見, 人類直到 1838 年才由貝塞爾首次量到)。