Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: alheimurinn

Hvernig finnið þið út fjarlægðirnar í geimnum?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þetta er góð spurning og varðar grundvallaratriði í stjarnvísindum því að fjarlægð stjarna og vetrarbrauta skiptir að sjálfsögðu sköpum þegar menn meta mikilvæga eiginleika þeirra, svo sem raunverulega birtu. Í stuttu máli má segja að menn beiti mjög mismunandi aðferðum við þetta eftir því hver fjarlægðin er. Það er svipað því að við notum líka mismunandi aðferðir og tæki til að mæla vegalengdir og fjarlægðir hér á jörðu niðri (smásjár, stækkunargler, rennimál, reglustiku, málband, hornamælingar, GPS, ratsjá og svo framvegis).

Segja má að fyrstu fjarlægðarmælingar í geimnum hafi allar byggst á hornamælingum, einkum á því að mæla svokallaða hliðrun (parallax). Ef við höldum á blýanti í útréttri hönd gagnvart fjarlægum bakgrunni og lokum síðan öðru auganu á víxl sjáum við að blýanturinn virðist færast til miðað við bakgrunninn. Þessi færsla nefnist hliðrun og fer eftir fjarlægð blýantsins frá auganu. Ef við færum hann lengra burt verður hliðrunin minni en hún eykst ef hann kemur nær.

Þetta fyrirbæri er til dæmis hægt að nota til að mæla fjarlægð tunglsins og bera hana saman við fjarlægðir hér á jörðu niðri. Einfaldast er þá að bera saman stefnuna til tunglsins frá mismunandi stöðum á jörðinni á sama tíma, en einnig er hægt að fylgjast með þessari stefnu eftir því hvar við erum stödd í möndulsnúningi jarðar á hverjum tíma.

Menn höfðu lengi vel engin önnur úrræði en þetta til að mæla fjarlægð tunglsins en nú á dögum geta menn til dæmis sent ratsjárbylgjur til tunglsins og mælt tímann sem það tekur merkið að fara fram og til baka. Þetta er gott dæmi um það, hvernig aðferðir manna til fjarlægðarmælinga hafa verið að gjörbreytast á 20. öld.

Fjarlægð sólar og reikistjarna var upphaflega mæld á svipaðan hátt og fjarlægð tunglsins og einnig með ýmiss konar innbyrðis samanburði, meðal annars út frá þyngdarlögmálinu, en samkvæmt því fer þyngdarkraftur milli himinhnatta einmitt eftir fjarlægðinni milli þeirra.

Um miðja 19. öld fóru menn að geta mælt fjarlægðina til sólstjarna í kringum okkur út frá svokallaðri stjörnuhliðrun, samanber mynd hér á eftir. Stjörnuhliðrun er fullkomlega hliðstæð þeirri hliðrun sem áður var nefnd, utan hvað nú mælum við stefnubreytinguna sem verður vegna þess að jörðin færist úr stað á braut sinni um sól. Braut jarðar er að vísu afar lítil miðað við fjarlægðir næstu sólstjarna þannig að hornið verður lítið. En á þessum tíma voru menn farnir að geta mælt svo lítil horn með þokkalegri nákvæmni.



Stjörnuhliðrunin dugir ágætlega til að mæla vegalengdir til sólstjarna í nágrenni okkar í Vetrarbrautinni. En þegar lengra dregur verður hliðrunarhornið of lítið til að unnt sé að mæla það með nægilegri nákvæmni. En þá taka aðrar aðferðir við sem byggjast til dæmis á tilteknum hópum stjarna sem sýna reglubundin fyrirbæri sem tengjast til dæmis reyndarbirtu þeirra. Með því að bera hana saman við sýndarbirtuna má áætla fjarlægð þessara stjarna.

Svipaðar aðferðir eru síðan notaðar til að meta fjarlægð til nálægra vetrarbrauta. Eftir að það hafði verið gert við nægilega margar vetrarbrautir kom í ljós að þær væru að fjarlægjast okkur með því meiri hraða sem þær voru lengra í burtu (lögmál Hubbles). Þessi hraði kemur meðal annars fram í því að ljósið sem berst okkur frá fjarlægum vetrarbrautum verður rauðara en ella. Við getum mælt breytinguna, sem við köllum rauðvik, og síðan notað hana til að áætla fjarlægðir til vetrarbrauta sem eru ennþá lengra í burtu og bætast smám saman í hóp þeirra sem mælingar ná til.

Lesefni:

Þorsteinn Vilhjálmsson, Heimsmynd á hverfanda hveli: Sagt frá heimssýn vísindanna frá öndverðu fram yfir daga Newtons II. Reykjavík: Mál og menning, 1987. (Einkum "Viðauki 7: Beinar mælingar á hreyfingu jarðar", bls. 321-325).

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

23.10.2000

Spyrjandi

Gígja Ísis Guðjónsdóttir, fædd 1989

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig finnið þið út fjarlægðirnar í geimnum?“ Vísindavefurinn, 23. október 2000. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1021.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 23. október). Hvernig finnið þið út fjarlægðirnar í geimnum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1021

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvernig finnið þið út fjarlægðirnar í geimnum?“ Vísindavefurinn. 23. okt. 2000. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1021>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig finnið þið út fjarlægðirnar í geimnum?
Þetta er góð spurning og varðar grundvallaratriði í stjarnvísindum því að fjarlægð stjarna og vetrarbrauta skiptir að sjálfsögðu sköpum þegar menn meta mikilvæga eiginleika þeirra, svo sem raunverulega birtu. Í stuttu máli má segja að menn beiti mjög mismunandi aðferðum við þetta eftir því hver fjarlægðin er. Það er svipað því að við notum líka mismunandi aðferðir og tæki til að mæla vegalengdir og fjarlægðir hér á jörðu niðri (smásjár, stækkunargler, rennimál, reglustiku, málband, hornamælingar, GPS, ratsjá og svo framvegis).

Segja má að fyrstu fjarlægðarmælingar í geimnum hafi allar byggst á hornamælingum, einkum á því að mæla svokallaða hliðrun (parallax). Ef við höldum á blýanti í útréttri hönd gagnvart fjarlægum bakgrunni og lokum síðan öðru auganu á víxl sjáum við að blýanturinn virðist færast til miðað við bakgrunninn. Þessi færsla nefnist hliðrun og fer eftir fjarlægð blýantsins frá auganu. Ef við færum hann lengra burt verður hliðrunin minni en hún eykst ef hann kemur nær.

Þetta fyrirbæri er til dæmis hægt að nota til að mæla fjarlægð tunglsins og bera hana saman við fjarlægðir hér á jörðu niðri. Einfaldast er þá að bera saman stefnuna til tunglsins frá mismunandi stöðum á jörðinni á sama tíma, en einnig er hægt að fylgjast með þessari stefnu eftir því hvar við erum stödd í möndulsnúningi jarðar á hverjum tíma.

Menn höfðu lengi vel engin önnur úrræði en þetta til að mæla fjarlægð tunglsins en nú á dögum geta menn til dæmis sent ratsjárbylgjur til tunglsins og mælt tímann sem það tekur merkið að fara fram og til baka. Þetta er gott dæmi um það, hvernig aðferðir manna til fjarlægðarmælinga hafa verið að gjörbreytast á 20. öld.

Fjarlægð sólar og reikistjarna var upphaflega mæld á svipaðan hátt og fjarlægð tunglsins og einnig með ýmiss konar innbyrðis samanburði, meðal annars út frá þyngdarlögmálinu, en samkvæmt því fer þyngdarkraftur milli himinhnatta einmitt eftir fjarlægðinni milli þeirra.

Um miðja 19. öld fóru menn að geta mælt fjarlægðina til sólstjarna í kringum okkur út frá svokallaðri stjörnuhliðrun, samanber mynd hér á eftir. Stjörnuhliðrun er fullkomlega hliðstæð þeirri hliðrun sem áður var nefnd, utan hvað nú mælum við stefnubreytinguna sem verður vegna þess að jörðin færist úr stað á braut sinni um sól. Braut jarðar er að vísu afar lítil miðað við fjarlægðir næstu sólstjarna þannig að hornið verður lítið. En á þessum tíma voru menn farnir að geta mælt svo lítil horn með þokkalegri nákvæmni.



Stjörnuhliðrunin dugir ágætlega til að mæla vegalengdir til sólstjarna í nágrenni okkar í Vetrarbrautinni. En þegar lengra dregur verður hliðrunarhornið of lítið til að unnt sé að mæla það með nægilegri nákvæmni. En þá taka aðrar aðferðir við sem byggjast til dæmis á tilteknum hópum stjarna sem sýna reglubundin fyrirbæri sem tengjast til dæmis reyndarbirtu þeirra. Með því að bera hana saman við sýndarbirtuna má áætla fjarlægð þessara stjarna.

Svipaðar aðferðir eru síðan notaðar til að meta fjarlægð til nálægra vetrarbrauta. Eftir að það hafði verið gert við nægilega margar vetrarbrautir kom í ljós að þær væru að fjarlægjast okkur með því meiri hraða sem þær voru lengra í burtu (lögmál Hubbles). Þessi hraði kemur meðal annars fram í því að ljósið sem berst okkur frá fjarlægum vetrarbrautum verður rauðara en ella. Við getum mælt breytinguna, sem við köllum rauðvik, og síðan notað hana til að áætla fjarlægðir til vetrarbrauta sem eru ennþá lengra í burtu og bætast smám saman í hóp þeirra sem mælingar ná til.

Lesefni:

Þorsteinn Vilhjálmsson, Heimsmynd á hverfanda hveli: Sagt frá heimssýn vísindanna frá öndverðu fram yfir daga Newtons II. Reykjavík: Mál og menning, 1987. (Einkum "Viðauki 7: Beinar mælingar á hreyfingu jarðar", bls. 321-325)....