星星離我們有多遠

2024年2月11日發(作者：禍起蕭墻的意思)

星星離我們有多遠

作者簡介：

卞毓麟，1943年生，1965年南京大學天文學系畢業，在中國科學院北京天文臺(今國家天文臺)從事科研30余年，現為中國科學院國家天文臺客座研究員，上海科技教育出版社特邀編審。曾任中國科普作家協會副理事長，中國天文學會常務理事，上海市天文學會副理事長等。曾獲全國先進科普工作者、全國優秀科技工作者、國家科技進步獎二等獎、上海市科技進步獎二等獎、上海科普教育創新獎科普貢獻獎一等獎、中國天文學會九十周年天文學突出貢獻獎等表彰或獎勵。從事科普創作20余年，參與編著翻譯的科普圖書有70余種，發表的科普文章約400篇。他的科普作品不僅熔科學性趣味性于一爐，且極富人文色彩，如《恐龍.隕石及社會文明》《“水調歌頭.明月幾時有”科學注》《莎士比亞外篇》叫三聲夸克》等。其科普作品屢獲國家級、省部級獎。

創作背景：

卞毓麟先生作為一名專業的天文工作者，始終對普及科學知識懷有深厚的感情。1977年，應《科學實驗》雜志之約，滿懷激情地寫了一篇2萬多字的科普長文“星星離我們多遠”,同年，此文在《科學實驗》上刊出后反應良好。1979年11月，此文增訂成10萬字左右的書稿，納入科學普及出版社的“自然叢書”。1980年12月，《星星離我們多遠》一書由科學普及出版社正式出版，獲得了張鈺哲、李珩等前輩的鼓勵和好評，也得到了讀者的認同。1987年，《星星離我們多遠》獲“第二屆全國優秀科普作品獎”。為了讀起來更順口，后改名為《星星離我們有多遠》。

結構剖析：

第一部分（第一章）：介紹天文學的相關知識。

第二部分（第二至十章）：介紹天文學家用各種巧妙方法測量天體距離的過程。

第三部分（第十一章）：介紹人類探索宇宙的進程。

思想意義及價值取向：

《星星離我們有多遠》是一部優秀的天文科普作品，從科普和歷史的雙重角度展現了歷代天文工作者如何運用備種巧妙的方法測量天體距離的艱難歷程，在講求科學性、知識性的同時，還兼顧了趣味性。

1．本書整體上講述了人類探測宇宙的發展歷程，橫向融入了對深奧的天文學概念、術語的解讀，既讓讀者了解了人類為探索宇宙空間所付出的艱辛不懈的努力，又讓讀者獲得了科學熏陶，更好地普及了天文學常識。

2．本書語言淺顯易懂、深入淺出，很容易激發讀者的閱讀興趣。作者欲通過本書來培養青少年學科學、愛科學的精神，吸引更多的青少年投身到天文學的研究中。

名著詳解：

內容解讀：（標☆的為重點情節）

第一章 序曲

以郭沫若《天上的市街》開篇，把我們帶入美麗的夜空，并揭示其中所涉及的天文現象。巧妙地借牛郎織女的故事介紹了牛郎星、織女星和有關星座，敘述了星座的概念、劃分與命名的相關知識，進而提出了星星離我們有多遠的疑問。

第二章 大地的尺寸

人類為了探索“星星離我們有多遠”的問題，第一步做的工作就是測量地球的大小，這是估算天體絕對尺度的入門之階。埃拉托塞尼通過測量塞恩城和亞歷山大城正午陽光對鉛垂線的傾斜角度，首次推算出了地球大小的準確數值，但很可惜并未被世人普遍接受。直到麥哲倫環球航行之后，人們才糾正了之前的錯誤。

我國著名的天文學家僧一行在公元724年組織了子午線的實測工作，雖然測量結果不十分精確，但在沒有現代化精密儀器的古代，完成如此復雜的測量和計算，實在是難能可貴。后來，人們利用三角網測出了子午線的長度。200多年前，歐洲人進行的一些測量已初步表明，地球并不是正圓形的，而是一個橢圓。這一結論后來被不斷證實。現代科學家綜合利用各種測量方法，精確測出了地球的半徑及“扁率”,地球的真實面貌終于呈現在我們面前。

第三章 明月何處有

在準確認識了地球之后，人類開始把研究的目標轉向了月球。早在公元前3世紀，小亞細亞的阿里斯塔克就提出利用上弦月推算日、月到地球的距離之比，利用日全食得出日、月與地球的直徑之比，并天才地提出了地球繞軸自轉，并環繞太陽運行的觀點。由于這些“離經叛道”的想法，他被指控為褻瀆神靈，他的理論也被人鄙視，但歷史賦予了他應有的地位，他早在哥白尼之前就猜測到日心系統的概況，被恩格斯熱切地稱為“古代哥白尼”。古希臘天文學家伊巴谷將阿里斯塔克提出的測量地月距離的設想付諸實踐，根據月面的地影輪廓的彎曲情況比較地球和月球的相對大小，運用簡單的幾何原理推算出了地月距離。

為了進一步獲取更加準確的數據，法國天文學家拉卡伊和他的學生拉朗德分別在非洲好望角和德國柏林同時對月亮進行觀測，首次用三角法測定了地月距離，并且計算結果與現在測定的數值很相近。值得一提的是，拉卡伊在好望角期間還編制了一份南天星表，命名了14個南天星座，填補了南天星座尚存的全部空缺;拉朗德也編了一份包含47000顆恒星的星表，他們都為世界天文學貢獻了自己的力量。

三角法測量的地月距離已經很精確了，但天文學家們并不滿足，之后，人類利用雷達測月和激光測月的方法更加精準地測定了地月距離。

★第四章 太陽離我們多遠

通過講述“羿射九日”和孫悟空的故事，引出下文對日地距離測量的介紹。當天文學家為雷達、激光等手段無法測量日地距離而苦惱時，開普勒三定律發揮了絕妙的作用。德國天文學家開普勒利用丹麥天文學家第谷留下來的豐富的天文觀測資料,詳細研究了行星運動的軌道，進而發現了行星運動的三大定律。這三條定律為測定日地距離和牛頓發現萬有引力奠定了基礎。

“視差“對于測定天體距離必不可少。法國天文學家卡西尼領導籌建了巴黎天文臺，首次測出了火星的地心視差，并綜合了天文學家里奇的測量數據，進而推算出太陽的地心視差及相對應的日地距離，雖然結果不夠準確,但也稱得上巨大的飛躍。天文學家里奇在南美洲的卡宴城除了觀測火星外，還有一項功績。他發現了擺的節律在卡宴城要比巴黎慢，于是他認為卡宴城的重力較弱，因而離地心較遠，由此論證了地球是一個扁球體。這項成就讓里奇在回巴黎時贏得了熱烈的歡呼和喝彩，但這種令人興奮的場面卻引起了他的上司卡西尼的嫉妒。卡西尼把里奇派去建設城防設施，此后里奇默默度過了他的余生。對卡西尼的評價，歷來分歧很大，他雖然是一名卓越的天文觀測家，卻在理論上落后于時代。本小節的末尾用按比例圖解的方式大致解釋了怎樣由行星視差推算太陽距離，簡單直觀。

英國天文學家哈雷早就提出利用“金星凌日”的機會測定太陽視差，但由于這種現象并不常見，直到1895年天文學家才綜合了前兩個世紀的4次金星凌日的觀測資料，確定了太陽視差。天文學家還發現通過規測小行星沖日可以獲得更加準確的日地距離。后來，日地之間平均距離的最精確的數據，是由金星的雷達測距求得的。2012年，第28屆國際天文學聯合會啟用更新的天文常數系統。這一系統中，太陽的視差為8.794143′′，這便是今主人類對“太陽離我們多遠”做出的回答。

第五章 間奏:關于兩大宇宙體系

“地心說"和“日心說“是字宙的兩大體系。古希臘天文學家托勒玫總結和發展了前人的成果，完成了《天文學大成》，確立了地心字宙體系。后來，羅馬教廷利用他的學說來維護

其宗教權威，任何對它的懷疑都被視為異端，地心學說一直統治了100多年。隨著儀器的改進和天文觀測水平的提高，人們漸漸發現托勒玫理論推算出來的行星位置與觀測到的實際情況差得越來越遠。直到16世紀，波蘭天文學家哥白尼完成了巨著《天體運行論》，首次系統地提出了宇宙體系的“日心地動說”，被稱為“自然科學的獨立宣言”。此書出版后猛烈沖擊了反動腐朽的宗教統治，招致了教會的仇視和恐懼，意大利杰出的哲學家和思想家喬達諾·布魯諾因捍衛哥白尼“日心說”被判為異端，燒死在羅馬的鮮花廣場上。這兩大學說在此后的多年間斗爭激烈。

1609年，意大利科學家伽利略將自制的天文望遠鏡指向了天空，他觀測到太陽在不停地自轉，有4顆衛星在繞著木星轉動，全星繞著太陽轉，并把觀測視角伸向了銀河系，看到銀河是由一大片恒星聚集在一起形成的，種種觀測結果都有力地支持了“日心說”。此后，開普勒發現的行星運動的三大定律、牛頓發現的萬有引力等都證明了“日心說”。

★第六章 測定近星 距離的艱難歷程

長期以來，天文學家都認為恒星是固定不動的，直到1718年，哈雷發現了天狼星的位置較之前第谷整理的星圖中的位置稍有偏移，大膽提出了恒星“自行”的說法。但由于恒星距離我們太遠，用肉眼和普通儀器無法察覺其方向發生變化，后來大望遠鏡、精密儀器等的出現解決了這一難題。

對于測量恒星距離，技術上的困難極大，即使測最近的恒星也好像測幾千米外的一枚硬幣的直徑那么難，哈雷那個時代的儀器完全不能勝任。同時代的英國天文學家布拉德雷在1725年12月注意到天龍γ星位置稍稍向南偏移，于是喜出望外，并通過持續觀測發現了它的移動規律，但卻無法解釋其原因。1728年的一天，他泛舟于泰晤士河上，注意到桅頂的旗幟是按照船與風的相對運動而變換方向的，就像人在雨中打傘一樣，他從中受到啟發，想到了恒星位置偏移是由于光線的運動和地球的公轉所合成的，進而發現了光行差，但還是沒有發現恒星的視差。

19世紀初以來，天文儀器得到迅速改進，這主要歸功于德國光學家夫瑯禾費。德國天文學家貝塞爾充分利用了夫瑯禾費提供的這種便利，用“量日儀”首次測出了天鵝61星的視差。隨后，蘇格蘭天文學家亨德森和俄籍德國天文學家斯特魯維也相繼公布了半人馬α星和織女星的測量數據。恒星視差的測定標志著“日心說”的徹底勝利。

20世紀80年代初，人們用三角法總共求出了約700顆恒星的距離，但這個數字無法再上升，這是由于三角法測量視差有一定的限度，它的極限是100秒差距左右，超過這個范圍，三角測量法就不再適用。

第七章 通向遙遠恒星的第一級階梯

由于三角法測視差的適用范圍有限，因此人們想出了另外幾種方法，但大多涉及恒星的亮度。英國天文學家波格森首先發現了恒星星等與亮度之間存在的關系，并據此定出了一種亮度“標尺”:星等數每差5等，亮度就差100倍。天文學中，從地球看一顆恒星的亮度，它的星等數稱為“視星等”；“絕對星等”是假定的恒星處在10秒差距的距離上的視星等，它表征恒星真實的發光能力。視星等、絕對星等和距離(或視差)這三個數字中，如果知道了其中兩個，就可以求出另外一個，這對推算恒星距離十分有用。

早在1666年,牛頓就用三棱鏡分解了太陽光。19 世紀初，英國物理學家沃拉斯頓首先觀測到太陽光譜中有一些暗線。之后，夫瑯禾費對此進行了系統而細致的研究，他發表的太陽光譜圖中，暗線多達500多條，后人稱之為“夫瑯禾費線”。19世紀，人們認識到光是一種電磁波，不同顏色的光有不同的波長和頻率。人類可以用分光鏡和光譜儀獲得恒星的光譜。意大利天文學家賽奇是光譜分類工作的先驅，賽奇之后，恒星光譜分類不斷發展，坎農女士按恒星的表面溫度由高到低的次序重新調整了光譜類型的順序，這種分類方法叫“哈佛分類法”，至今人們還在廣泛應用。

恒星光譜分類后，天文學家發現表面溫度越高的恒星發光能力越強。20世紀初，丹麥天文學家林茲普隆和美國天文學家羅素根據這種規律制出了“赫羅圖”來表示恒星的表面溫度(或光譜型)與絕對星等的關系。利用赫羅圖推求恒星視差的方法，就是“分光視差法”,它接替了三角視差法，成為測量天體距離的新的“標尺”，它是我們通向更遙遠天體的第一級階梯。

第八章 再來一段插曲:銀河系和島宇宙

從德謨克利特到康德人們對恒星系統的認識逐漸加深，18 世紀中葉，幾位思想家用類比推理的方法意識到包括整個銀河在內的所有恒星組成了一個巨大然而有限的系統，在它之外還有著同樣巨大而有限的恒星系統。后來，英國德裔天文學家成威廉·赫歇爾首先發現了銀河系，并在經過多年如一日地觀測和計數后，大致確定了這個星系的形狀、大小以及其中的星數。1906年，荷蘭天文學家卡普坦重新進行了恒星的計數工作，進一步擴大了銀河系的范圍，但這個數字也還遠遠小于我們現在可知的銀河系的范圍。

與此同時，人類也開始關注銀河系以外的廣闊天地。天文學家在南半球觀測到大小麥云和仙女座大星云的存在，發現它們是類似銀河系的恒星系統，迄今為止，人類已經發現了數以百億計的河外星系。

★第九章 通向遙遠恒星的第二級階梯

古人很早就注意到一種罕見的天象:天空中突然會冒出一顆“新的”星星。但在過去長達幾十個世紀的歲月中，卻沒有一位天文學家想到天上的群星會有什么亮度變化。直到公元1596年，德國人法布里修斯才明確地認識了第一顆“變星”。1782年，英國荷蘭裔業余天文學家古德里克，這位聾啞少年通過觀測發現了大陵五星的變化規律，并大膽提出:大陵五星亮度的周期性變化是由一顆暗星的周期性遮掩造成的。事實證明,這種設想是正確的,天文學家后來又發現了許多同樣類型的變星。古德里克還確定了造父一(仙王δ星)的光變周期，此后人們把其他與之光變曲線相類似的變星，統稱為“造父變星”。當人類正為無法測得“造父變星”的視差苦惱時，美國女天文學家勒維特發現了造父變星的光變周期與亮度的關系，即光變周期越長的造父變星亮度越大。此后，造父變星成為一把新的標準量尺，利用其周光關系可以求得遠達1500萬光年之遙的星系距離，這樣求出的恒星視差叫“造父視差”。“造父視差”是繼分光視差法之后進一步通向更遙遠恒星的又一級階梯。

“造父視差”應用廣泛，例如，銀河系的大小就是將造父視差法應用于球狀星團而定出的。天文學家以星團變星作為“量天尺”和“示距天體”，用它們的光變周期作為“標準燭光”求得球狀星團的距離。結果表明，這些球狀星團合在一起，形成了一個包圍著銀河系的巨大球體，仿佛是銀河系四周的一圈暈輪。美國天文學家沙普利構造了一個新的銀河系模型，但由于沒有考慮到“星際塵埃云”，他把銀河系估計的過大了。后來，天文學家們修正了這種“星際消光”的影響,推算出了銀河系的大致直徑。

直到20世紀初，人們對云霧狀天體的距離還一無所知。1912 年，天文學家勒維特發現了小麥云中造父變星的周光關系后，人們才確切地認識了第一個河外星系。之后天文學家進行了大量的觀測和研究，美國天文學家哈勃證明了M31 是一個遙遠的星系，并找到了其中的造父變星，利用周光關系測出其距離，但后來，巴德證實了M31的實際距離遠大于哈勃測得的距離。可見，造父變星是測定一切河外星系的出發點。只要在某一河外星系中發現了一顆造父變星，我們便可獲悉它的距離。但“造父視差法”也有極限，它的適用范圍大致是300萬秒差距左右，超出了自己的“勢力范圍”，它也無能為力。

★第十章 欲窮億年目 更上幾層樓

為了征服更遙遠的天體，量度它們的距離，人們希望能夠找到比造父變星發光能力更強的某種恒星作為“標準燭光”，于是新星和超新星從造父變星的手中接過了接力棒，用以確定球狀星團和河外星系的距離。只要在任何一個球狀星團或河外星系中發現了新星或超新星，

就可以測得該星團或星系的距離;即使沒有出現新星或超新星，人們也可以利用亮星來測量其距離。對于那些遠得無法分辨其中的單個恒星的球狀星團和河外星系，靠星系的視大小和累積星等可以求出距離。

正當天文學家面對無涯的宇宙束手無策時，他們利用多勒普效應研究星系的運動，發現了星系的普遍紅移。天文學家哈勃通過研究發現距離越遠的星系，紅移越大;而且,距離和紅移之間有著良好的正比關系，這便是著名的“哈勃定律”。有了哈勃定律，我們就可以通過觀測河外星系的光譜，測量出它的紅移量，進而求獲它的距離了。

天文學家研究發現,距離遙遠的天體系統，都在以極快的速度朝地球退離而去，因而他們大膽猜測，目前的字宙仿佛處在一種宏偉的膨脹之中。1948年，美籍俄國物理學家伽莫夫提出了著名的“大爆炸宇宙論”，這一理論成功地解釋了眾多的天文觀測事實，成為當代最有影響力的宇宙學理論之一。

第十一章 尾聲

類星體的距離之謎進一步說明了宇宙 中的奧秘無窮無盡，但人類卻從未停止對神秘字宙的探索“嫦娘工程”“先驅者”“旅行者”的成功發射都是人類向太空派出的“使者”，表達了人類希冀與“字宙人”建立聯系的美好愿望。

題型分類整理：

一、填空。

1、國際上統一把整個天空劃分為88個區域，一個區域便是一個星座，其中北天

個星座，南天 個星座。

2、《星星離我們有多遠》中提到我國唐代天文學家 是世界上最早測量子午線的人。國外首次實測子午線是由回教王馬蒙在 （地名）進行的。

3、1752年，拉朗德和他的老師拉卡伊分別在 和 這兩個地方進行觀測，首次用 法測定地月距離。

4、德國天文學家開普勒以 說為基礎，總結出了行星運動的三大定律。開普勒定律為牛頓發現 定律筑起了攀登彼岸的橋梁。

5、在布拉德雷發現了 之后， 率先測出了恒星的視差。

6、最先發現的第一顆小行星被命名為“ ”。

美國天文學家把發現的2051號小行星命名為“張”是為了表彰我國天文科學家

在研究小行星方面的突出貢獻。

7、從地球上看一顆恒星的亮度，稱它為“ ”，它的星等數稱為“ ”。

8、 最先觀測了恒星光譜，他曾將其與太陽光譜進行比較。但是，恒星光譜分類工作的真正先驅者卻是意大利天文學家 。

9、《星星離我們有多遠》一書中提到利用“赫羅圖”推求恒星視差的 是

繼三角視差法之后人類測量天體距離的一種新的方法。

10、英國天文學家 被贊譽為近代“恒星天文學之父”，首創了大規模的雙星研究工11、星團可以分為 和疏散星團兩種。疏散星團又稱為 ，它們大多位于銀河帶附近。

12、 被人們尊稱為“星系天文學之父”，他在1923-1924年間通過觀測，證明M31，即 是一個遙遠的星系。

13、距離越遠的星系紅移越 ，而且距離和紅移之間成 ，這就是著名的“哈勃定律”。

14、 1948年，美籍俄國物理學家伽莫夫等人提出了著名“ ”，成功解釋了眾多天文觀測的事實，成為當代最有影響力的宇宙學理論之一。

15、隨著21世紀的來臨，一些國家相繼投人了新一輪的

探月活動。中國也在2004年開始實施自己的探月計劃----“ ”。

二、選擇。

1、《星星離我們有多遠》是一本講述天體測量歷程的科普作品，下列關于本書相關內容的表述，有誤的一項是（ ）

A.人類最初測量天體距離的方法是三角視差法。

B.分光視差法利用恒星的光譜差別求距離，使測距能夠達到30萬光年左右。

C.所有的星系都可以用超新星測量其距離。

D.星系的普遍紅移可以使天體的測量距離擴展到100億光年的地方。

三、判斷。

1、小亞細亞的阿里斯塔克被恩格斯熱情地稱頌為“古代的哥白尼”。（ ）

2、哥白尼完成的闡述日心學說的《天文學大成》是“自然科學的獨立宣言”。（ ）

4、在星系世界中，大小麥云是離銀河系最近的鄰居。（ ）

四、簡答題

1.簡要說明什么是星座？

2.簡述一下用于測定天體距離的分光視差法的意義。

參考答案

一、填空。

1、 40 48 2、僧一行 美索不達米亞平原 3、柏林 好望角 三角

4、日心 萬有引力 5、光行差 貝塞爾 6、谷神星 張鈺哲 7、視亮度 視星等 8、夫瑯禾費 賽奇 9、分光視差法 10、威廉· 赫歇爾 銀河系 11、球狀星團 銀河星團 12、哈勃 仙女星系 13、大 正比 14、大爆炸宇宙論 15、嫦娥工程

二、選擇。

1、C

三、判斷。

1-4、√××√

四、簡答題

1.古人為了更方便地辨認星空，就用種種想象中虛擬的線條，將天上較亮的星星分群分組地聯結起來，這此星群便稱為“星座”。

2.有了分光視差法，人們已求出距離的恒星數目便迅速上升，求得的距離也從地面天文臺利用三角視差法的100秒差距向前推進到了上萬秒差距。分光視差法是我們通向更遙遠天體的第一級階梯。