科学家是如何计算出星体的质量 密度 体积 距离 年龄

发布时间: 2022-07-29 13:59:55 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 96

请问天文学家如何测量星体与地球的距离和年龄?,银河系中心又是如何观测到?测量距离主要有一下几种办法;1.雷达波法:直接向天体发射...

科学家是如何计算出星体的质量 密度 体积 距离 年龄

请问天文学家如何测量星体与地球的距离和年龄? 银河系中心又是如何观测到?

测量距离主要有一下几种办法;
1.雷达波法:直接向天体发射雷达波,通过雷达被反射的时间确定距离。适用于太阳系内天体,可以精确到厘米级别。

2.三角视差法:通过地球绕太阳的公转引起的观测天体位置的变化来确定天体的距离。简单的说,就是当地球绕分别绕日公转到轨道最左侧和最右侧时,所要测量的星体的观测角度变化了多少度,这相当于知道了一个等边三角形的底长和三个角的角度分别是多少,要求出这个三角形的高就非常容易。适用于1000光年以内天体。

3.造父变星法:通过造父变星的亮度与光度变化周期之间的关系来确定天体的距离。父变星的光变周期与光度之间存在一种关系。概括地说就是造父变星的光变周期越长,其光度也越大,具体过程较为复杂。适用于几百万光年以内的星体,要求至少能分辨出该星系内的一个造父变星。

4.光谱光度法:利用主序星的亮度和光谱类型的关系确定距离,适用于几千万光年以内。要求至少能分辨出该星系内一个蓝超巨星——即最明亮的主序星。

5.1a型超新星法:1a型超新星是白矮星质量达到太阳1.44倍后爆炸形成的超新星,所以1a型超新星的亮度都是一个固定值,通过计算它的实际亮度与它爆炸时的观测亮度,可以计算出超新星所在星系与我们的距离。要求该星系至少发生过一次1a型超新星,不过情况较少。

6.哈勃定律法:通过天体退行速度和距离之间的关系来确定所有天体的距离,这种方法属于上述5种测量方法均无法测量或者没有测量条件的情况下的无奈之举,误差甚至能超过100%。
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测量天体年龄(主要是恒星年龄):可以通过测出恒星质量与燃烧速率。并通过光谱分析恒星内部产生了多少聚变产物(例如氢聚变成氦,我们可以通过计算恒星燃烧速率并观测恒星内部存在多少氦元素来判断这颗恒星已经燃烧了多久)。天文学家可以通过恒星质量来计算出恒星的燃烧速率,再通过光谱测量出恒星燃烧产物的存量来测出恒星的年龄。

而银河系的中心是通过无线电波观测到的,无线电波穿透力较强,可以穿过浓密的星云观测到银河系中心的恒星运动轨迹。天文学家通过将全世界多个无线电观测站进行联网,创造出一个直径超过1万公里的虚拟镜面,观测图像的清晰度是单个望远镜的500倍。如果增加无线电望远镜的联网数量,还可以进一步提高观测清晰度。

天文学家就是通过这种虚拟镜面观测到了银河系中心的恒星运转速度和轨迹,进而测量出银河系的中心存在一个质量为太阳400万倍的超大质量黑洞的。
我知道年龄可以么
目前科学家对地球的年龄再次进行了确认,认为地球产生要远远晚于太阳系产生的时间,跨度约为1.5亿年左右。这远远晚于此前认为的30-4500万年。此前科学家通过太阳系年龄计算公式算出了太阳系产生的时间为55.68亿年前,而地球产生的年龄要比太阳系晚30亿年到45亿年左右,大约为25.48亿年前左右。在2007年时,瑞士的科学家对此数据进行了修正,认为地球的产生要在太阳系形成的6200万年之后。
  地球和月亮的成因得到了大部分科学家的认可,是由于两颗金星水星大小的行星发生了相撞,进而产生了现在的地球和月球。科学家们通过放射性元素的衰变进而对地球和月球的年龄进行测算,不过由于当时科学技术并未像今天这样发达,所得出的数据也并非完全准确。
  科学家一般是通过同位元素铪182和钨182两种放射元素来计算地球和月球年龄的。铪182的衰变期为900万年,衰变之后的同位素为钨182,而钨182则是地核的组成部分之一。科学家们认为在地球形成时,几乎所有的铪182元素全部已经衰变成了钨182。目前仅有极少量存在。
  正是这微量的铪182才能够帮助科学家测算地球的真实年龄。尼尔斯研究所的教授说道:“所有的铪完全衰变成钨需要50-60亿年的时间,并且都会沉在地核,而新的表明,地球和月球上地幔含有的元素量高于太阳系,而经过测算时间大约为1.5亿年左右。”
通过恒星发出的光,七色光谱中的夫朗何费线,也就是明线和暗线,并通过多普勒原理就可以测量到,至于银河系中心我就不知道了
光谱法测量距离,根据元素衰变时间推算地球年龄,银河中心则通过射电望远镜观测得到

科学家是怎样确定恒星的年龄的?

当我们在晴朗的夜晚仰望黑暗的天空时,我们很容易被远处星星的美丽所震惊。作为业余天文爱好者,我们无法确定恒星的年龄。幸运的是,科学家有许多方法来估计恒星的年龄,这样我们就可以更清楚地了解宇宙的历史,甚至帮助我们在宇宙中找到智慧生命!

星团的秘密,估算恒星的年龄有几个障碍,但是估算星团中的恒星要容易得多。这些簇通常大约同时形成,但不一定都具有相同的特征。因此,如果你能确定星团中一系列恒星的大小和亮度,并且知道它们几乎同时形成,你就能更容易地确定它们的总年龄。

质量、亮度和年龄之间的联系意味着星团包含大量信息。例如,你可以在星团中找到最热、最蓝和最大的恒星,它们仍然在“主序列周期”中,并精确计算它们的热量和亮度。恒星的质量告诉我们它有多少燃料,亮度告诉我们它燃烧燃料的速度。这样,恒星的年龄就可以粗略计算出来,然后星团中其他恒星的年龄也可以计算出来。今天的研究人员认为他们对恒星年龄的估计误差是10-20%。

对大多数人来说,恒星的年龄并不重要。很有可能当你仰望天空时,你只看到数千颗星星,而不是宇宙中数万亿颗星星。然而,对于那些深入宇宙的人来说,确定恒星的年龄可能是找到其他可居住世界——甚至外星生命的关键。通过准确确定恒星的年龄,并将星系的搜索范围缩小到类似太阳系的星系,我们更有可能找到太空旅行或殖民的目标,甚至与其他星际旅行者接触。

他们通过恒星表面细微的变化来进行推测的。
应该是根据一些特殊的物质,还有宇宙中其他的形体吧。
这个可能是经过一些已有的事实然后来预测的。
科学家会利用一些特殊的仪器进行细微的考察之后确定年龄。

科学家是怎样测星球质量的?

学物理一直没搞懂我们是怎么知道星球质量的.rn帮帮忙,谢谢了
你还是自己去那个连接去看看吧,这里有些特殊符号没法显示

一、天体质量的计算

一般天体质量非常巨大,且不能直接测量,但可以根据环绕它做匀速圆周运动的另一星体轨道参数(如线速度、角速度、周期、轨道半径等),由万有引力充当向心力来求解,如已观测出某个天体环绕另一天体做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T,设它的质量为m,另一天体质量为M,则由万有引力充当向心力,可得

G =m( )2r,

所以M= .

当然,向心力还有其他各种表述形式,如

G =m r=m =mω2r,

可得M= = = .

因此只要知道某一天体的轨道半径与线速度、角速度、周期、频率中的某一个参数,就可算出吸引它做圆周运动的另一天体也就是前面所述的中心天体的质量,如根据月球的运动情况可计算出地球的质量,根据地球绕太阳的运动可求太阳的质量.

http://www.pkuschool.com/zadmin/manage/details.asp?TopicAbb=directions&FileName=g1v4wlb5550a01.htm
简言之,就是根据牛顿的万有引力定律。两个星球之间有引力,我们只要观察到它们的运行轨迹,丈量它们之间的距离,以及它们的运动半径,就可以算出它们的质量了/

科学家是如何测定出宇宙的年龄的?有什么方法?

目前,科学家使用引力透镜能够精确地测量出宇宙的体积大小和年龄,证实宇宙的年龄为137.5亿年,那么他们是怎么测定出来的呢?


宇宙从某个特定时刻到现在的时间间隔,对于一些宇宙模型,如牛顿宇宙模型、等级模型等,宇宙的年龄没有任何意义。通常在演化的宇宙模型里,宇宙年龄指宇宙标度因子为零起到时刻时间间隔。通常,哈勃年龄是宇宙年龄的上限,他可以作为宇宙年龄的某种度量。根据大爆炸宇宙模型的推算,宇宙年龄大约138.2亿年。

年龄推算: 反映宇宙膨胀率的哈勃常数也被修改为67.15公里。

宇宙年龄 : 星系与地球的距离每增加一百万秒差距现在已(一秒差距约为3.26光年)。欧洲航天局2021年3月21日公布了“普朗克”太空探测器传回宇宙微波背景辐射全景图,完美的验证了宇宙标准的模型,并把宇宙的精确年龄改为138.2亿岁。

推算方法:科学家利用望远镜观察最老星球上的铀光谱,所以宇宙的年龄大约是一百二十五亿年。科学家对宇宙的年龄有不同的估计,根据不同的宇宙学模型,科学家估计宇宙的年龄是一百亿到一百六十亿之间,2001年科学家利用南欧洲天文台的望远镜,观察了一颗名称CS31082-001的星球,量度星球上放射性,同位素铀的光谱,从这可以计算出这个星球的年龄是一百二十五亿年,这个估计的误差大约三十亿年,可以说是,宇宙的年龄至少有一百二十五亿年,这是科学家第一次量度太阳系以外铀含量的研究。


《科学》杂志里的文章说道,一个由天文学家组成的国际团队发表了一份最新报告并称,宇宙的年龄可能比原先设想的还要早20亿年。科学家们已经发现了一个比原来预想还要远15%的邻近星系,这就意味着宇宙的年龄可能少估计了15%。但是有些专家觉得现在下定义还是太早了。天文学家们通过观测一颗阶段性改变亮度的特殊行星,已经成功测定出很多遥远星系的距离了。但是为了知道这些星系距离人们究竟有多少光年,科学家们需要直接计算银河系和一些星系之间的距离。这样的测量很难进行下去。这么多年来,唯一测量出的可信距离是邻近的大麦哲伦星系,但一些天文学家担心它不同寻常的化学构成会影响计算。
年龄猜想德国科学家研究发现,宇宙深处的一个类星体上铁物质含量要远多于太阳系中任何一个星体。由于天体中铁物质的形成需要极漫长的时间,在与太阳系天体铁物质含量对比的基础上,科学家提出宇宙年龄可能大于此前人们的猜测。
年龄测定
波南斯的团队已经做了“非常扎实的工作”,美国加州卡内基天文台的宇宙学家温迪·弗里德曼说,她从20世纪90年代就开始领导一项大型的哈勃太空望远镜来测定宇宙距离的范围。但她也认为,需要在星系中再找一对“黯淡的双星”来改变人们对于宇宙年龄的想法,爱德华·希安也同意这个观点,他开拓了在邻近大麦哲伦星系测试黯淡的双星技术,他说,只用一颗星就来证明结论是不行的。与此同时,她还同样担心,波南斯团队使用了一颗闪亮的行星,而非黯淡的双星,因为他认为他们的理论模型还不是很扎实。“我的设想是三角座星系应该没有那样遥远,”他说,“它很可能会再次向地球移动。”

宇宙年龄是如何被测算出来的?

宇宙这么大,科学家是如何测量星际距离的呢?靠光的反射吗?

比如50亿光年外的某星。

宇宙中星系的距离时刻都在变化,我们测得的都是它的过去,瞬时距离。下边介绍两种测量遥远星系距离的办法。

一:“量天尺”——造父变星对比法。

一:“量天尺”——造父变星对比法。

只要能观测到遥远星系中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。
因此,造父变星被人们誉为“量天尺”。假设有两颗周期相同、在地球上看起来亮度不同的造父变星,而且到看起来比较明亮的变星的距离是已知的,因为周期相同,所以两个变星的本来的亮度相同,如果较暗的变星的亮度是较亮的变星的亮度的1/100,那么就可以得出到较暗的变星的距离是到明亮的变星距离的10倍。

只要能观测到遥远星系中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。

二:哈勃定律v=Hd

二:哈勃定律v=Hd

它是测量遥远星系距离的唯一有效方法。
河外星系退行速度v与距离d成正比。等式中的H称为哈勃常数,与宇宙密度有关,目前这个值在50-100之间。v以千米/秒为单位,d以百万秒差距为单位,H的单位是千米/(秒·百万秒差距)。就是说只要测出星系谱线的红移,再换算出退行速度,便可由哈勃定律算出该星系的距离。

它是测量遥远星系距离的唯一有效方法。

两种方法中哈勃定律比较可靠
。造父变星的种类不同,若判断错误那测出的距离将差之毫厘失之千里。

两种方法中哈勃定律比较可靠

观测推算星体的距离,其难度比较大,最关键的是找出一把尺子,才能测量计算出星体距离。而这把尺子则是由近即远而确定的。
首先要明确的是身边的尺子。最基础的是测量出地球自转半径,然后利用所得的自转半径可以计算出公转半径。
地球半径是可以利用同一时间下的日照角度就可以计算出来的。同理就能计算出近日点、远日点和公转直径。利用地球公转直径就可以测量比较近的星体距离。同样是观测星体在近日点和远日点的角度差,就能计算出其距离了。以上内容初中知识就够用。
下来就要有一颗距离和亮度都可以计算的比较准确的恒星,并结合其亮度和距离的比值作为尺子。这把尺子就可以测量更远距离的星体。这里要考虑星体的大小、质量、构成元素、年龄等等,才能计算的准确。
再此基础上结合星体光线中红移值和距离的比值,就可以来推算远距离星体。要依据宇宙膨胀原理的很多知识点,所以就需要专业化的知识体系了。我所了解大致的思路就是这样的。
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