眨眼間的差異

天文學(xué)中有一項(xiàng)最基本的技術(shù),可以在每本天文學(xué)普及教材中找到,其中部分原因是因?yàn)樗容^容易演示?，F(xiàn)在我們舉起一根手指放在鼻子前幾厘米,閉上一只眼睛;然后睜開,再閉上另一只眼睛。重復(fù)幾次相同的動(dòng)作,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)手指好像從這邊跳到那邊?，F(xiàn)在把手臂伸直,并繼續(xù)伸直手指重復(fù)這一練習(xí)。這時(shí)手指看上去仍在反復(fù)跳躍,但它的漂移變小了。這就是視差(parallax)。由于我們的兩只眼睛有3厘米~6厘米的間距,因此視角會(huì)隨左右眼的變換而發(fā)生改變。盡管我們的手指沒有移動(dòng),但它相對(duì)遙遠(yuǎn)物體(比如對(duì)面墻壁上的畫)的位置卻發(fā)生了改變,使它看上去似乎從一邊跳到另一邊。手指離臉越近,這個(gè)效果就越明顯。因此,我們可以利用這種位置上的明顯變化——視差——來測量距離。

對(duì)于那些在天文學(xué)尺度以外的物體而言,我們要測量它們的視差效應(yīng),就必須從兩個(gè)不同的地點(diǎn)觀察它們,且這兩個(gè)觀測點(diǎn)的間距也必須達(dá)到天文學(xué)尺度。而直到現(xiàn)在,我們依然被困在地球上——即使是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,也只是漂浮在地球上空大約325英里(約523公里)的地方。(作為比較,月球——最靠近我們的天體,其軌道大約在23.89萬英里以外(約38萬公里。)但是,這一局限并不會(huì)阻礙我們前進(jìn)的步伐。事實(shí)上,自1838年起,視差就被廣泛地應(yīng)用于天文學(xué)測量。甚至早在200多年前,伽利略就曾經(jīng)嘗試?yán)眠@一概念。雖然由于他的望遠(yuǎn)鏡過于粗糙而沒有成功,但伽利略對(duì)基本原則的領(lǐng)悟是正確的——地球在圍繞太陽旋轉(zhuǎn),因此它自身的位置就會(huì)發(fā)生變化。地球到太陽的距離是一個(gè)天文單位——大約9 300萬英里(約1.5億公里)。因此,和1月份的位置相比,地球在6月份轉(zhuǎn)到太陽的另一邊時(shí),其位置變化了1.8億英里(約3億公里)。這個(gè)距離足以讓我們探測幾千光年以外物體的視差

這和微透鏡實(shí)驗(yàn)有什么關(guān)系?在最簡單的透鏡效應(yīng)中,是透鏡在恒星前方的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了恒星亮度隨時(shí)間的變化。但地球的運(yùn)動(dòng)使這個(gè)過程變得更加復(fù)雜。當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)動(dòng)時(shí),我們對(duì)恒星的視線會(huì)穿過透鏡的不同部分,并在6月份和1月份帶給我們不同的視角。這種視角的變化同樣會(huì)改變恒星的視覺亮度,因?yàn)橥哥R的放大倍數(shù)取決于我們透過哪個(gè)部分去看。當(dāng)然,和透鏡在恒星前方運(yùn)動(dòng)所引起的亮度變化相比(這也是大部分亮度提升的主要原因),這個(gè)效應(yīng)通常是非常微弱的。