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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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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)。